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MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                               EN          RÍA
       De
        epartamento d Ingeniería de la Constr
                    de         a            rucción y Pro
                                                        oyecto de ing
                                                                    geniería civil


                          Durabilid de estruct
                                  dad        turas de horm
                                                         migón




    Du
     urabilidad de estru
              d    e uctur de
                         ras
             hormig
                  gón

Ag
 gresión químic al Hormigó en bo
       n      ca         ón    odegas de vin
                                    s      no:
       problem de durabilidad ca
       p     mas               ausado
                                    os




   AUTOR
       RES:

   Moreno Romero José D
        o      o,     David
   Ganad Corrale David
       do      es,    d
   RESPO
       ONSABLE:

   Monzó Balbuen José M
       ó       na,    Mª
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                             EN          RÍA
     De
      epartamento d Ingeniería de la Constr
                  de         a            rucción y Pro
                                                      oyecto de ing
                                                                  geniería civil


                        Durabilid de estruct
                                dad        turas de horm
                                                       migón



       NDICE
      IN

Introdu
      ucción

A- Des
     scripción del vino, compo
             n               osición y elabora
                                             ación.
   El vino.
   Commposición.
   Elabboración


      uentes y residuo gener
B- Eflu              os    rados en la elab
                                  n       boración del
   vino
      o.
C- Ata
     aque al hormigónn.
   Ataq por CO2. Carbonatación
      que
   Ataq por agua residual p acidez de los efluentes
      que                   por        d
   Pres
      sencia de m
                materia orgánica en los efluentes
   Ataq por ión a
      que        amonio

D- Con
     nclusión
            n.

Bibliog
      grafía
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                     EN          RÍA
             De
              epartamento d Ingeniería de la Constr
                          de         a            rucción y Pro
                                                              oyecto de ing
                                                                          geniería civil


                                Durabilid de estruct
                                        dad        turas de horm
                                                               migón

              Introducc
                      ción
        El sec ctor viníco ola, dura ante la campaña 2002/200            03, transf formó
aproxximadamen 5 millones de tonel
               nte                    ladas de uv que se t
                                                 va,         tradujo en l producció de
                                                                         la         ón
unos 450 millon de litros de mosto y 32 millon de hecto
    s          nes        s                      nes         olitros de vi (Sevi, 2003).
                                                                         ino       2
Com consecuencia de e
   mo                     esta activid
                                     dad, se obtuvieron ap   proximadam mente unos 500
                                                                                   s
millones de kg de orujo y unos 250 m millones de litros de lía que se e
                                                             as          entregaron a las
alcohholeras par su destila
               ra         ación. Por ello, es mu interesan para en
                                                 uy          nte         ntender me
                                                                                  ejor el
problema de la incidencia de estas i  industrias sobre el me
                                                 s           edio ambien nte, conoce los
                                                                                   er
focos de contam
     s         minación y s caracterización.
                          su

       Debido a que existe muchas bodegas co depósito de hormi
                           en                   on        os        igón, que exigen
una r
    revisión perriódica de s condicio
                           sus      ones el pres
                                               sente inform se va a centrar en como
                                                          me
estas industrias pueden afectar a las estruc
    s           s                              cturas de hhormigón; tanto la propia
                                                                              p
producción del vino, alm
               l                    nto, productos añadidos, como los efluentes
                           macenamien                               o
    ltantes de s producció
resul          su          ón.




                                                                                           1
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                       EN          RÍA
               De
                epartamento d Ingeniería de la Constr
                            de         a            rucción y Pro
                                                                oyecto de ing
                                                                            geniería civil


                                   Durabilid de estruct
                                           dad        turas de horm
                                                                  migón

       A- Des
            scripción del vino, compo
                    n               osición y elabora
                                                    ación
       El vino.

        Según e Reglame
              el          ento 822/1987 de la UE, vino es un pro       oducto obtenido
exclu
    usivamente por fermen ntación alco
                                     ohólica, tota o parcial de la uva f
                                                 al                    fresca, estrujada
o no, o de mostos de uva.
    ,

        La ferm mentación s produce por la acción meta
                           se        e           a        abólica de levaduras que
                                                                              s
trans
    sforman los azúcares del fruto e alcohol etílico y ga en forma de dióxid de
                 s                    en                 as         a          do
carboono. El azúúcar y los ácidos que p
                                      posee la fru hacen q sean su
                                                 uta     que       uficientes pa el
                                                                               ara
desaarrollo de la fermentación.

        Este vino ha de proceder exclu
                o                      usivamente de las variedades de uva autoriz
                                                                                 zadas
para la vinificac
                ción y ha d tener un acidez mínima de 3 g/l expr
                          de          na          m          3,5      resada en ácido
tartárico; una ggraduación máxima qu no supe los 15 grados y u
                                       ue          ere                una mínima que
                                                                                 a
depeende de las zonas geog gráficas y la tipología del vino.
                                       a           d

       El vino es un pro     oducto de la transfo  ormación d la mate
                                                             de        eria vegeta por
                                                                                 al
micro
    oorganismo vivos. S compos
               os           Su           sición y ev
                                                   volución es
                                                             stá ligada directamennte a
fenóm
    menos biológicos, lo que pone de manifiesto su ex         xtrema com
                                                                       mplejidad de su
                                                                                 d
compposición quuímica, no o  obstante, e vino es una suma d un conju
                                         el        u         de        unto de fac
                                                                                 ctores
ambiientales: clima, latitud, altitud, hor de luz, etc
                                         ras       e

       Composición.

       Entre sus principale compone
                          es      entes tenem los sigu
                                            mos      uientes:

           -      Azúcares. ( g/l) Se encuentran en la uva y permanecen si ferm
                  A            (<5                   n                                   mentar
                  e los vinos dulces. También se encuentran e pequeña cantidades en
                  en                                e             en          as
                  lo vinos se
                   os         ecos. Son la que dan origen a la suavidad d los vinos Las
                                          as                                  de           s.
                  le
                   evaduras feermentan es  specialmen la glucos por lo q los azúcares
                                                     nte           sa,        que
                  re
                   esiduales d un mosto contienen fructosa.
                              de          o
           -      Alcoholes. Formados por la ferme
                  A                                   entación alccohólica, coomo es el etílico,
                                                                                          e
                  la glicerina, el butanoid etc. Des
                   a                       dol,       spués del a agua (que representa un 85
                                                                                           u
                  a un 90 % d vino), el alcohol etí
                              del                    ílico es el coomponente más impor
                                                                             e             rtante
                  d vino (120-130 g/l). Después te
                  del                                enemos la g glicerina (5 a 10 g/l), qu se
                                                                                           ue
                  fo
                   orma al prinncipio de la fermentación.
           -      Otros polial
                  O            lcoholes foormados por las bacterias y las lev
                                                      r                       vaduras.
           -      Ácidos. La acidez d
                  Á           a            del vino esstá constit tuida por d  diversos ácidos
                                                                                          á
                  orgánicos, a
                  o            algunos de ellos proc cedentes de la uva, c
                                                                  e          como el tart   tárico
                  (1,5 a 4 g/ málico (0 a 3 g/ y el cítrico (0 a 0 g/l) y otros
                                /l),                 /l)                       0,5
                  procedentes de la ferm
                  p            s          mentación, como el suc
                                                      c            ccínico (1 a 1,5 g/l), lá
                                                                                           áctico
                  (0 a 0,3 g/ y acético (0,3 a 1 g/l
                   0,1         /l)                    l).




                                                                                                2
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                       EN          RÍA
               De
                epartamento d Ingeniería de la Constr
                            de         a            rucción y Pro
                                                                oyecto de ing
                                                                            geniería civil


                                     Durabilid de estruct
                                             dad        turas de horm
                                                                    migón

           -    Otros comp
                O          ponentes c como son sales y compuestos po olifenólicos como
                son
                s los taninnos, flavona y antocia
                                      as        anos (estos son los encargados de dar
                                                                                 d
                al
                a vino su co y sabor característ
                           olor       r         tico).

       Hay que destacar d dentro de los ácidos el tartárico, ya que es el ácido espe
                                      s                       a                    ecífico
de la uva y el v
    a           vino y repre          ercera o cuarta parte d los ácido del vino. Sus
                           esenta la te                       de         os
carac
    cterísticas m importa
                más        antes son:

           -    Es
                E el ácido más fuerte (el que li
                                        e          ibera más iones H+) y el pH del vino
                                                                                    l
                depende mu
                d           ucho de la cconcentración de ácido tartárico.
                                                              o
           -    Puede ser a
                P            atacado po las bacte
                                       or         erias láctica con form
                                                              as,         mación de ácido
                lá
                 áctico, acét
                            tico y gas C 2 en grandes cantida
                                       CO                     ades.
           -    Su
                S concent              minuye por precipitación en form de bita
                            tración dism          r                       ma       artrato
                potásico y ta
                p           artrato de ca
                                        alcio.

                Elaboración.
                E

       La elabo
              oración del vino, desde la recogid de la uva hasta su c
                                    e          da         a          comercialización
en e mercado sigue el sig
   el                     guiente dia
                                    agrama de flujo (Figurra1) que sin
                                                                     ntetiza todo los
                                                                                os
proce
    esos enoté écnicos qu se realizan en una bodeg para la elaboración y
                         ue                    u          ga        a
embootellado de un vino, a como lo subprodu
              e          así        os          uctos obten
                                                          nidos en es proceso y el
                                                                     ste        o
desti que ésto tienen pa su aprovechamiento posterior
    ino        os         ara                             r.




          Figura 1. Flujo de mate
                                eriales y activida
                                                 ades en una bo
                                                              odega (Fuente P
                                                                            Prodanov y Cobo, 2004)



                                                                                                     3
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                         EN          RÍA
                 De
                  epartamento d Ingeniería de la Constr
                              de         a            rucción y Pro
                                                                  oyecto de ing
                                                                              geniería civil


                                       Durabilid de estruct
                                               dad        turas de horm
                                                                      migón


        El proce
               eso más importante para pasa del mos
                                             ar         sto de uva a vino, es la
                                                                  a          e
fermeentación, q
               que es un proceso bioquímico por el cual los microorganismos tipo
                                              p         l                   s
levadduras y bac
               cterias trans
                           sforman los componen
                                      s       ntes del mo
                                                        osto de uva cambiand su
                                                                  a,         do
comp posición qu
               uímica. Aunnque son un compend de reacc
                                      n      dio        ciones basttante comp
                                                                            plejas,
las re
     eacciones m importa
               más         antes son:

                       1. La fe
                              ermentación anaeróbic de las lev
                                        n          ca        vaduras
                       2. La fe
                              ermentación gliceropirú
                                        n           úvica.

       La primera consiste en la fo  ormación de alcohol a partir d los azúcares
                                              d                   de
    entes en el vino media
prese                    ante la ecua
                                    ación de Ga
                                              ay-Lussac:

         C6H12O6                              2 CH3-CH2OH + 2 CO2

       En la seggunda, el azúcar se tra
                                      ansforma en glicerol y ácido pirúv
                                                                       vico, forman lo
                                                                                  ndo
que se conoce como gluc    cólisis, que constituye la primer fase de la fermentación
                                      e          e          ra
alcoh
    hólica. Este ácido es el origen de muchos de los produc
               e                                 e         ctos secundarios del vino.

         C6H12O6                              CH
                                              C 2OH-CHO
                                                      OH-CH2OH+ CH3-CO-C
                                                              +        COOH

       De todas formas, se considera que en la fermentació del mosto, alrededo del
              s          e         a                     ón                     or
8 % de las molé
              éculas de az
                         zúcar sigue la vía de la fermenta
                                   en                    ación glocer
                                                                    ropirúvica, por lo
                                                                                p
que e 92 % de la fermenta
    el                  ación sigue la vía anaeróbica.




Figura 2. Proceso de elaboración del vino tinto (Fuente TECNOLOG ENÓLICA d J.Aleixandre e I. Alvarez.)
                                   l                           GIA       de




                                                                                                         4
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                      EN          RÍA
               epartamento d Ingeniería de la Constr
              De           de         a            rucción y Pro
                                                               oyecto de ing
                                                                           geniería civil


                                 Durabilid de estruct
                                         dad        turas de horm
                                                                migón



        B- EFL
             LUENTES Y R
                   S      RESIDUO
                                OS                         GEN
                                                             NERADO
                                                                  OS               EN       LA
           ELA
             ABORACCION DEL VINO.
                          L
        En el pr roceso de elaboración crianza, embotellad y enveje
                                        n,                       do          ecimiento de los
                                                                                        d
mosttos, se prod duce una im
                           mportante ca antidad de sustancias y deshecho y de resid
                                                    s                        os          duos,
algun de los c
     no          cuales como lías, orujo turbios de vinificac
                            o           os,          d           ción o crista
                                                                             ales de bita
                                                                                        artrato
potássico, son susceptibles de utilizar posterio
                           s            rse         ormente y p  poseen un apreciable valor
econnómico. Per la mayor parte de los residuos como por ejemplo lo generado en
                 ro         r                       s            r           os          os
laborratorios, las aguas resi
                 s          iduales, el c
                                        cartón, el cr
                                                    ristal, etc, no lo son.

        Durante el proceso de elabor
                           o          ración del vino es elev
                                                  v           vado el vol lumen de aguas
                                                                                     a
resid
    duales que se origina. Las princippales operaaciones que generan e volumen son
                                                             e           ese          n
las d limpieza de remolques, ca
     de          a:                   ajas de vendimia, de la tolva de recepci        ión y
desppalilladora, d
                 depósitos, p
                            prensas, su
                                      uelos, etc (1 Todos e
                                                  1).        estos vertidos deben de ser
                                                                                     d
depuurados hasta alcanzar los parámetros que pe   ermitan su v
                                                             vertido al alc
                                                                          cantarillado
                                                                                     o.

        En una b
               bodega hay cuatro tipo de efluen
                        y           os        ntes:

    -   Aguas pluviales: si van directas no tienen agentes re esiduales
    -   Aguas d intercam
                 de        mbio calórico: Son aquellas em
                                                  a           mpleadas e proceso de
                                                                        en         os
        refrigera
                ación o ca alentamientoos. En es  stas aguas puede e
                                                              s         existir una leve
        contamin nación térm
                           mica, pero que es insignnificante.
    -   Aguas d limpieza Son las que neces
                de         a:                     sitan tratammiento, pue proceden del
                                                                        es
        lavado ddescritos en (1).
                           n
    -   Aguas sanitarias o ffecales: Asimilables al doméstico.

       En gene            uraleza de la contami
              eral, la natu                    inación hídrica de una bodega es de
                                                                    a          e
carác
    cter orgánic aunque también n
               co,        e          nos encontr
                                               ramos con residuos m minerales, tierra,
                                                                               t
desin
    nfectantes, caracterizá
                          ándose la m
                                    misma por:

    -   Estacion           mayoría de los efluente coincide con la époc de vendimia y
               nalidad: la m                     es                   ca
        los meses siguient            nsado y el desfangado De ener a mayo estos
                           tes, el pren                    o.         ro
        residuos son menos importantes (fig. 3).
               s            s
    -   Fuerte c
               contenido en materia o orgánica; co una concentración de DQO qu va
                                                 on                             ue
        de 10.00 a 35.000 mg/l.
                00         0
    -   Importanncia de la m
                           materia en suspensión.
    -   Carácter ácido: con un pH de 4 a 6.
                 r         n
    -   Presenc de polifenoles del vi
               cia                     ino.
    -   Presenta tierra proc
                 a          cedente de la vendimia, que suel entrar en forma de polvo
                                                            le        n
        o barro.
    -   Contenid alto de a
                 do        agentes de llimpieza.




                                                                                             5
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                        EN          RÍA
                De
                 epartamento d Ingeniería de la Constr
                             de         a            rucción y Pro
                                                                 oyecto de ing
                                                                             geniería civil


                                      Durabilid de estruct
                                              dad        turas de horm
                                                                     migón




     Figura 3. Flujo de efluentes e la bodega en Argentina (Fue
                   o              en                          ente Revista FCA UNCuyo. Ref 3 bibliografia)
                                                                                         f.

       Además estos verti idos muestr una gra irregularidad en cua
                                    ran       an                       anto a cauddales,
comp posición de las agu uas residuales y co  oncentración de los contamina       antes,
depeendiendo d las hora del día la tecno
              de          as       a,         ología de v  vinificación empleada las
                                                                                  a,
varie
    edades de u
              uva, el tama de la bo
                         año        odega, etc. En la figura 4 se mue estran los ra
                                                                                  angos
depeendiendo de varios autores:
              e




 Figu 4. Parámetro fisicoquímico de aguas res
    ura          os            os           siduales de bode
                                                           egas (Fuente P
                                                                        Ponencia J.Oliva Ref. 4 bibliogr
                                                                                       a.              rafía)

        Estos vaalores med  dios y máx   ximos que según los autores se generan, son
supeeriores a los permitido por la legislación vi
                s           os                    igente (Dec
                                                            creto de ve
                                                                      ertidos de aguas
                                                                                 a
resid
    duales indusstriales al alcantarillado
                                         o).




                                                                                                                6
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                      EN          RÍA
              De
               epartamento d Ingeniería de la Constr
                           de         a            rucción y Pro
                                                               oyecto de ing
                                                                           geniería civil


                                 Durabilid de estruct
                                         dad        turas de horm
                                                                migón



        C- ATA
             AQUE AL HORMIGÓN.
                   L
       Este cap
              pítulo se va a centrar e los ataqu a estruc
                                     en          ues        cturas de ho
                                                                       ormigón debidos
a tod los proc
    dos       cesos existeentes en la f
                                      fabricación del vino.

       Ataque p CO2. Ca
              por     arbonatació
                                ón

      Durante la fermenttación del v
                                   vino el prin
                                              ncipal ataca
                                                         ante de las estructura de
                                                                   s          as
horm
   migón es el CO2, esto es debido a su alta concentra
               l        o                     a          ación y al gran daño que
                                                                              o
produce este co
              ompuesto en los hormigones.

       Para ten una ide de la gra concent
              ner      ea         an         tración de CO2 que se produce en la
                                                                 e
    oración de l caldos s puede re
elabo          los      se       ealizar un se
                                             encillo cálcu
                                                         ulo:

        De la fórm
                 mula de Gay y-Lussac se d
                                         determina qu un mol de azúcar equ
                                                    ue         e         uivale a dos moles
de CO2. Si se tien en cuenta que en una cuba hay 225 litros de mosto para fermentación que
      O          ne          a          a           2                                 n,
el azúcar está enntre un 15 y un 25 % del mismo, y que la densid del vino está cerca 0,994,
                                                    q          dad                    0
tendrremos 54 kg de azúcares (el 25 %). P
                             s          Pasado a mo oles:

       Moles de C6H12O6 = 5
                          55.000 g/ 180 = 305,55 moles.
                                      0          m

       PM C6H12O6 = 6 x12 + 12+ 6 x 16 = 180 g/mol
              2                                  l.

       Entonces de CO2 tend
              s           dremos 611, moles, co lo que ten
                                    ,11       on         ndremos

       Gramos d CO2 prese
              de        entes en una cuba de vin 611,11 x 44 = 26.888
                                   a           no=                  8,84 gramos.

       Con lo qu vemos que la concent
               ue                   tración de CO2 de cada c
                                                O          cuba es basta
                                                                       ante importa
                                                                                  ante.

        Si esta co
                 oncentración la dividimos por los litro de cada c
                             n           s             os         cuba de vino, tenemos: 119,60
                                                                              ,          1
g de CO2/l que según la tabla 2, teniendo un pH muy ácido y un CO2 presen en el agu del
                              a          o             y          n           nte         ua
vino d más de 1 mg/l, se considera un ataque Fue
     de         100                      n             erte, es más supera este valor en más de
                                                                  s,          e          m
1.000 veces, por lo que el con
    0                        ntenido en C 2 es algo a tener muy e cuenta.
                                        CO                         en

        Otra form de calcu el CO2 e conocien al porce
                ma       ular       es     ndo      entaje de a
                                                              alcohol en el vino
                                                                         e
y apl
    licando iguaalmente Gay-Lussac:

        Se hará con los mismos datos d apartado anterior y suponiendo un porcenta de
                                     del      o                                 aje
alcoh del 13%:
    hol

       Litros de CH3-CH2OH = 225 x 0,13 = 29,25 litr
                         H                         ros.

       Moles de CH3-CH2OH = 29.250 g / 46 = 635,8 moles.
                        H                       87

       PM CH3-C 2OH = 12 x 2 + 16 + 1 x 6 = 46 g/m
              CH                                 mol.

       Entonces de CO2 tend
              s           dremos 635, moles, co lo que ten
                                    ,87       on         ndremos

       Gramos d CO2 prese
              de        entes en una cuba de vin = 635,87 x 44 =27.978
                                   a           no                    8,26 gramos.

       Con lo qu vemos que la concent
               ue                   tración de CO2 de cada c
                                                O          cuba es basta
                                                                       ante importa
                                                                                  ante.

                                                                                             7
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                        EN          RÍA
                De
                 epartamento d Ingeniería de la Constr
                             de         a            rucción y Pro
                                                                 oyecto de ing
                                                                             geniería civil


                                       Durabilid de estruct
                                               dad        turas de horm
                                                                      migón



                oncentración la dividimos por los litro de cada c
       Si esta co           n           s             os           cuba de vino, tenemos: 124,35
g de CO2/l que se
                egún la tabla 1, como en el caso ante
                            a                         erior, se cons
                                                                   sidera un ata
                                                                               aque Fuerte.




       Tabla 1. Clas de exposició relativas a ot
                   ses          ón             tros procesos de deterioro de la corrosión (Fuente EHE-08)
                                                             d

        Si se sig
                guen las esp
                           pecificacion de la no
                                      nes      orma alema DIN 403 en lo ref
                                                         ana        30,      ferido
al gra de agre
     ado         esividad de un agua p el CO2, el grado de agresivida también sería
                           e          por                e          ad
fuerte:




                          Tabla 2. Grado de agre
                                               esividad de un agua (Fuente DIN 4030)
                                                              a

       Es por e que en la producció del vino se genera bastante C 2. Así mis
              eso                   ón                             CO         smo y
segú conversa
   ún          ación mante
                         enida con un responsaable de la fe
                                                          ermentación de una bo
                                                                    n         odega
de la Denomina
    a          ación de Origen Valen
                                   ncia, para que el vino pueda ferm
                                              q                     mentar, deb de
                                                                              be
habe ausencia de O2, por lo que en las cubas se inyecta a presión C 2 en lo qu se
    er                   r                     s                    CO         ue
denoomina llenad completo de la cuba
               do        o          a.

       En relac
              ción con el hormigón, la presenc de CO2, unido a la humedad que
                                              cia                            d
suele haber en las bodegas, produce el ataque por carbonatación al ho
    e                                         p                     ormigón.

                andita o hid
        La Portla          dróxido cálc                    rmigón es la causante de la
                                      cico present en el hor
                                                 te                   a
alta basicidad del mismo provocando un pH de entre 12,5 y 13,5. En estas
                           o,                    H         e
conddiciones, el acero envuelto en hormmigón se en
                                                 ncuentra en la zona pr
                                                           n          rotegida.

                                                                                                            8
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                       EN          RÍA
               De
                epartamento d Ingeniería de la Constr
                            de         a            rucción y Pro
                                                                oyecto de ing
                                                                            geniería civil


                                     Durabilid de estruct
                                             dad        turas de horm
                                                                    migón

       El dióxid de carbo en pres
               do        ono       sencia de hu
                                              umedad se combina c la portla
                                                                con       andita
prese
    ente en el h
               hormigón, fo        arbonato cálcico.
                          ormando ca

       CO2 + H2O + Ca(OH 2
                       H)                            CaCO3 + H2O
                                                        O

      El consuumo de Port tlandita, pro
                                      oduce que el pH baje d 13,5 a 9. Esta bajad de
                                                e          de                    da
pH, h
    hace que la armadura que en un principio estaba protegida, sufr una corr
               a         a            n                              ra         rosión
gene
   eralizada a c
               causa de la presencia de humeda y oxígeno en el amb
                         a                      ad                   biente.




     Figura 3. Carbonatación del hormigón (Fuent Tesis Doctora de Esther Mo
                                               te            al           oreno Fernández Madrid 2008)
                                                                                        z.           )



       Ataque p agua residual por a
              por                 acidez de lo efluentes
                                             os        s

        Como se ha comen
                e          ntado en el apartado B, el efluente de las bodegas tien un
                                                B                                   ne
caráccter bastan ácido, c
                nte        con pH en ntre 3,9 y 8, casi siempre por d
                                                8                      debajo de 7. El
abasstecimiento de aguas ácidas, so   obretodo en tuberías de desagüe, se cons
                                                n                                  sidera
agressivo para el hormigón de las tube
                                     erías. Cuand está por debajo de 5 se cons
                                                do                     5,5         sidera
agres           debajo de 4,5 es altamente agresivo, como se refleja en la tabla 1.
     sivo y por d

        El ataque de este tipo de agua produce una lixiviac
                                      as,                     ción o disolución de la capa
supeerficial del h
                 hormigón, deestruyéndose la estruc
                                                  ctura y el sistema de pporos. Así mismo
                                                                                    m
actúa como dis
     an           solventes de los compuestos hidratados:




                                                                                                         9
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                     EN          RÍA
             De
              epartamento d Ingeniería de la Constr
                          de         a            rucción y Pro
                                                              oyecto de ing
                                                                          geniería civil


                                     Durabilid de estruct
                                             dad        turas de horm
                                                                    migón




            Figur 4. Ataque por ácidos en la superficie del Ho
                ra                                           ormigón (Fuente clases magist
                                                                           e:            trales)



        Cuando un ácido se encuen      ntra en co ontacto con el cemen Portlan la
                                                               n          nto       nd,
supeerficie expueesta del hormigón neuutraliza, por la alcalinidad del mism al ácido que
                                                                          mo,       o
ataca Una cantidad dada de ácido d
     a.                               destruirá una masa dada de horm    migón, la cu es
                                                                                    ual
inver
    rsamente p  proporcional a la alcali
                            l          inidad total esa masa Si no se añade ácid la
                                                               a.                   do,
reaccción se fren
                na.

       Presencia de mater orgánica en los efluentes
                        ria      a

      La prese encia de materia orgánica en los residuos g
                                              s           generados en las bode
                                                                              egas,
produce un fe  enómeno bbioquímico consecuencia de procesos anae    erobios, qu se
                                                                              ue
pued llegar a dar en cie
   den                  ertas situaci
                                    iones muy especiales y desafortu
                                               e                   unadas en redes
                                                                              r
de saneamiento con poca pendiente muy horiz
               o         a         e,          zontales, en zonas muy cálidas y sin
   dales ni aire
caud           eación.

        En la zoona donde existe ma             nica de una tubería d hormigón, se
                                     ateria orgán           a         de
pued formar el ácido sulfh
    de          l         hídrico (H2S Dicho ác
                                     S).        cido, en form gaseosa resulta tó
                                                            ma         a,        óxico;
se pproduce me ediante dige
                          estión anaeerobia de lo fangos q
                                                os          que circula por la re de
                                                                      an         ed
saneeamiento a altas tempeeraturas. Es gas pue oxidarse resultando ácido sulf
                                     ste        ede         e                     fúrico
(H2SO4) altame ente agresiv para qu dicha oxidación te
                          vo;         ue                   enga lugar es necesaria la
partic
     cipación de una serie de bacter
               e          e           rias que pu
                                                ueden llega a encont
                                                           ar          trarse en zonas
                                                                                 z
cálidas, y cuand no hay circulación n de aire ni de aguas p la red de saneamie
               do                    ni                    por         e         ento.

        Otro de los condicioonantes es que en la zona libre d oxígeno s puede fo
                                                 z          de          se         ormar
sulfu de hidró
    uro        ógeno, que se transmit por el aire hasta la z
                                      te                     zona superior de la tub
                                                                                   bería.
En eesta zona ha presencia de oxíge y de bacterias aeró
                ay                   eno                     óbicas, por lo que se forma
                                                                                   f
ácido sulfúrico (
     o          (figura 5).




                                                                                                   10
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                     EN          RÍA
             De
              epartamento d Ingeniería de la Constr
                          de         a            rucción y Pro
                                                              oyecto de ing
                                                                          geniería civil


                                    Durabilid de estruct
                                            dad        turas de horm
                                                                   migón




         Figura 5 Formación de ácido sulfúrico en tuberías de hormigón (Fue
                5.           el              o              e             ente clases mag
                                                                                        gistrales)




       Ataque p ión amo
              por     onio

       Este age ente atacan se encu
                          nte        uentra catal
                                                logado en e tipo de e
                                                          el        efluente agu de
                                                                               ua
limpieza, visto a
                anteriormen
                          nte. La pres
                                     sencia de este produc es debid a los ab
                                                e         cto        da        bonos
emplleados en e cultivo de la vid.
               el

       En sucesivas revisiones a la bbibliografía no se ha e
                                                           encontrado ningún dato que
                                                                                o
nos e
    especifique la concent
               e          tración de e
                                     este ion en los efluent
                                                           tes, aunque dado su origen
                                                                     e         o
es pr
    revisible que posea un gran variabilidad ent distintas bodegas, e incluso en una
                         na                       tre      s                    n
mism bodega, debido a la diferentes procedencias de las uvas.
   ma                    as

      El ión aamonio, NH4+, es un agente muy dañino para las estructura de
                        H         n           m       o                   as
horm
   migón, este reacciona con la por
                                  rtlandita for
                                              rmando am
                                                      moniaco (NH3), ión cal
                                                                H          lcio y
agua
   a.

       2NH4+ + Ca(OH)2                     2 NH3 + Ca+ + H2O

              nsumo de P
       Este con         Portlandita, a igual que en el ataqu por carb
                                     al        e           ue       bonatos, pro
                                                                               oduce
un descenso de pH. Esta bajada de pH, hace que la arm
              el         a          e                     madura que en un prin
                                                                    e          ncipio
estab protegid sufra u
    ba        da,        una corrosión genera  alizada a ccausa de la presenci de
                                                                               ia
humeedad y oxíg
              geno en el a
                         ambiente.




                                                                                                     11
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                      EN          RÍA
              De
               epartamento d Ingeniería de la Constr
                           de         a            rucción y Pro
                                                               oyecto de ing
                                                                           geniería civil


                                  Durabilid de estruct
                                          dad        turas de horm
                                                                 migón



       D- CONCLUSIÓ
                  ÓN
Com se pued apreciar en la sigu
  mo          de                  uiente tabla tanto po valor de Ph, como por
                                             a,         or        el         o
conc
   centración d CO2, y s saber la concentrac
              de       sin       a           ción, suponnemos que también po ión
                                                                            or
amon el tipo d exposición a la que está expue
    nio,       de                            esto el horm
                                                        migón es Qc ataque fu
                                                                   c,       uerte.




                    Tabla 3. T
                             Tipo de exposición para ataque químico (Fuent EHE-08)
                                                                         te

      Según e capítulo d durabilida de la EH 08, en lo referente al recubrim
            el         de          ad      HE        o                     miento
mínim para un ataque qu
    mo,     n          uímico fuerte
                                   e:
El Auutor del pro
                oyecto deber fijar estos valores de recubrimi
                             rá         s           d           iento mínimo y, en su caso,
medid adiciona
     das        ales, al objet de que se garantice adecuadamen la protec
                             to                                nte        cción del horm
                                                                                      rmigón
y de l armadura frente a l agresión q
     las         as          la        química conccreta de que se trate.

       Con lo c
              cual deja la decisión de qué rec
                         a                   cubrimiento tomar al p
                                                                  proyectista de la
estru
    uctura.




                                                                                            12
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                     EN          RÍA
             De
              epartamento d Ingeniería de la Constr
                          de         a            rucción y Pro
                                                              oyecto de ing
                                                                          geniería civil


                                 Durabilid de estruct
                                         dad        turas de horm
                                                                migón

        En cuan a la abe
               nto          ertura de fisura, los valores máx
                                                  v         ximos a con
                                                                      nsiderar so los
                                                                                on
     jados en la tabla 5.1.1.2. de la EH
reflej                                 HE:




                   Tabla 4. T
                            Tamaño máximo de abertura de fisuras (Fuent EHE-08)
                                        o              e              te

            paramos la abertura d fisura máxima entr el ambie
      Si comp                   de       m          re      ente tipo II y Qc
vemo que es tr veces m restrictiva que para carbonata
   os        res     más                  a         ación.

       Para la m
               máxima rela          /cemento y la resistenc mínima nos vamos a las
                          ación agua/                     cia
tabla 37.3.2.a. y 37.3.2.b:
    as




                  Tabla 5. Má
                            áxima relación a y resistencia mínimas (Fue
                                           a/c           as           ente EHE-08)

                       tipo Qc, la máxima relación agua cemento es de 0,45 para
      Para un ambiente t                              a
horm
   migón armad el mínim contenid en ceme
             do,       mo          do       ento es de 350 kg/m3 y la resist
                                                               3           tencia
mínim es de 35 N/mm2
    ma       5




                                                                                           13
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                                       EN          RÍA
               De
                epartamento d Ingeniería de la Constr
                            de         a            rucción y Pro
                                                                oyecto de ing
                                                                            geniería civil


                                   Durabilid de estruct
                                           dad        turas de horm
                                                                  migón

       Con lo c
              cual, viendo que por 3 vías difere
                         o                     entes el hor
                                                          rmigón a es
                                                                    studio pued ser
                                                                              de
catal
    logado con una expos sición tipo Q y teniendo en cue
                                     Qc,                  enta que el CO2 supera en
más de 1.000 vveces el mínimo para ser catalogado ataqu fuerte, s recomen
                                                          ue        se        ndaría
como mínimo us los máx
    o          sar       ximos recubbrimientos aplicados en la EHE 08 estos serían:
                                               a          n         8,



                                      Vida útil de 50 años Vid útil de 100 años
                                         a          0        da

        Hormig
             gón Pretens
                       sado                      45                         90

        Resto d Hormigo
              de      ones                       40                         80



Con estos recu  ubrimientos mínimos s podría retrasar el ataque al hormigón, pero
                                    se
difícilmente evitarlo.



        En el apartado 37.2 de Medidas Especiales de pro
                          2.7.                         otección de la EHE, dic
                                                                             ce:

En ccasos de es  special agreesividad, cuuando las medidas nor
                                                      m            rmales de pprotección no se
                                                                                          n
consi
    ideren suficie
                 entes, se po
                            odrá recurrir a la disposic
                                                      ción de sistem especia
                                                                   mas       ales de prote
                                                                                         ección,
como son los sigu
    o            uientes:

    -   Aplicación de revestimmientos supe erficiales con productos específicos p
                                                         n                       para la prote
                                                                                             ección
        del hormigón (pintura o revestim
                             as           mientos), con nformes con las normas de la serie UNE-
                                                                    n           s
        EN 1504 que le sean de aplicació  ón.
    -   Protecció de las arm
                ón           maduras med  diante revest timientos (p.e armaduras galvanizad
                                                                     e.          s          das)
    -   Protecció catódica d las arma
                ón            de          aduras, medi   iante ánodos de sacrific o por cor
                                                                     s          cio          rriente
        impresa, según UNE-   -EN 12696.
    -   Armadura de acero i
                 as           inoxidable, s
                                          según UNE 36067.
                                                        3
    -   Aditivos i
                 inhibidores d la corrosió
                             de           ón.

Las p protecciones adicionales pueden s susceptib
                  s          s          ser          bles de tene una vida útil incluso más
                                                                 er        a           o
pequeña que la d propio ele
                  del        emento estru
                                        uctural. En es
                                                     stos casos, e proyecto d
                                                                 el         deberá conte
                                                                                       emplar
     anificación de un manteni
la pla            e          imiento adec
                                        cuado de sistema de protección.

        Por lo vvisto en el párrafo anterior, la mejor protec
                                                   m           cción para el hormigó en
                                                                                      ón
cuan a durabilidad dentr de las bodegas o en su caso de las con
    nto                      ro                     e                      nducciones para
eflue
    entes del v vino, es directamente proteger al mismo mediante aplicacione de
                                        e                                             es
revesstimientos ssuperficiale aditivos inhibidores de la corr
                            es,                    s           rosión, o tra
                                                                           atar la arma
                                                                                      adura
medi iante galvan
                nización, uttilizar acero inoxidable o protecció catódica.
                                                               ón          .




                                                                                                 14
MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN
                          EN          RÍA
  De
   epartamento d Ingeniería de la Constr
               de         a            rucción y Pro
                                                   oyecto de ing
                                                               geniería civil


                     Durabilid de estruct
                             dad        turas de horm
                                                    migón




   Bibliogra
   B       afía
1. R
   Ref. 1: Hida
              algo Togore J.Tratad de Enolo
                        es,        do        ogía. Volum 1. Edic
                                                       men     ciones
   Mundi-Prens Madrid.2
   M          sa.        2002
2. R
   Ref.2: Aleix
              xandre, J. Álvarez, I. Tecnologí Enológic Ed. Sin
                                             ía        ca.     ntesis.
   Madrid.2003
   M          3.

3. R
   Ref.3: Nazra
              ala,J. Vila, H García,R Gestión de efluente y consum de
                           H.,       R.                 es       mo
   agua en bod
   a          degas. Rev  vista FCA UNCuyo. To
                                    U        omo XXXV. Nº 1.Año 2003.
                                                                 2
   Pg
   P 35-42.

4. R
   Ref. 4: Dr. J. Oliva. T
                         Tratamientos de residu de bod
                                     s        uos    degas. Poneencia,
   Dpto. Quími Agrícola Geología y Edafolog G. I. Q
   D           ica        a,        a         gía.   Química y Acción
                                                               A
   de
   d los Plaguuicidas. Univ
                          versidad de Murcia.
                                    e

5. F
   Figura 1: P Prodanov, M Cobo Reuters, R. Impacto A
                            M.         R                     Ambiental de la
   in
    ndustria Vin
               nícola (I). Revista alime
                                       entación eq
                                                 quipos y tec
                                                            cnología. Nº 186.
                                                                       º
   Enero 2004. Pg. 97-100
   E           .            0.

6. T
   Tabla 2 Nor
             rma DIN 40 030. Assess
                                  sment of wa
                                            ater, soil and gases for their
                                                                   r
   aggressiven
   a         ness to conc
                        crete.

7. C
   Carlos Oyarrzabal Schro
                         oeder. Jorn
                                   nadas técnic
                                              cas: Patolog del horm
                                                         gía      migón
   y su prevenc
              ción, FYM – Italcementi Group.

8. D
   Depuradora de produc
                      ctos efluent
                                 tes de bod
                                          degas (aguas de lava
                                                             ados),
   Depur ECOA
   D         AQUA.

9. I
   Instrucción del Hormmigón Estru uctural EHE 08. Apro
                                               E         obada por Real
   Decreto 124
   D          47/2008 del 18 de Julio Ministerio de Foment Madrid
                                    o.         o         to.




                                                                                15

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Agresion Química en Bodegas

  • 1. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón Du urabilidad de estru d e uctur de ras hormig gón Ag gresión químic al Hormigó en bo n ca ón odegas de vin s no: problem de durabilidad ca p mas ausado os AUTOR RES: Moreno Romero José D o o, David Ganad Corrale David do es, d RESPO ONSABLE: Monzó Balbuen José M ó na, Mª
  • 2. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón NDICE IN Introdu ucción A- Des scripción del vino, compo n osición y elabora ación. El vino. Commposición. Elabboración uentes y residuo gener B- Eflu os rados en la elab n boración del vino o. C- Ata aque al hormigónn. Ataq por CO2. Carbonatación que Ataq por agua residual p acidez de los efluentes que por d Pres sencia de m materia orgánica en los efluentes Ataq por ión a que amonio D- Con nclusión n. Bibliog grafía
  • 3. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón Introducc ción El sec ctor viníco ola, dura ante la campaña 2002/200 03, transf formó aproxximadamen 5 millones de tonel nte ladas de uv que se t va, tradujo en l producció de la ón unos 450 millon de litros de mosto y 32 millon de hecto s nes s nes olitros de vi (Sevi, 2003). ino 2 Com consecuencia de e mo esta activid dad, se obtuvieron ap proximadam mente unos 500 s millones de kg de orujo y unos 250 m millones de litros de lía que se e as entregaron a las alcohholeras par su destila ra ación. Por ello, es mu interesan para en uy nte ntender me ejor el problema de la incidencia de estas i industrias sobre el me s edio ambien nte, conoce los er focos de contam s minación y s caracterización. su Debido a que existe muchas bodegas co depósito de hormi en on os igón, que exigen una r revisión perriódica de s condicio sus ones el pres sente inform se va a centrar en como me estas industrias pueden afectar a las estruc s s cturas de hhormigón; tanto la propia p producción del vino, alm l nto, productos añadidos, como los efluentes macenamien o ltantes de s producció resul su ón. 1
  • 4. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón A- Des scripción del vino, compo n osición y elabora ación El vino. Según e Reglame el ento 822/1987 de la UE, vino es un pro oducto obtenido exclu usivamente por fermen ntación alco ohólica, tota o parcial de la uva f al fresca, estrujada o no, o de mostos de uva. , La ferm mentación s produce por la acción meta se e a abólica de levaduras que s trans sforman los azúcares del fruto e alcohol etílico y ga en forma de dióxid de s en as a do carboono. El azúúcar y los ácidos que p posee la fru hacen q sean su uta que uficientes pa el ara desaarrollo de la fermentación. Este vino ha de proceder exclu o usivamente de las variedades de uva autoriz zadas para la vinificac ción y ha d tener un acidez mínima de 3 g/l expr de na m 3,5 resada en ácido tartárico; una ggraduación máxima qu no supe los 15 grados y u ue ere una mínima que a depeende de las zonas geog gráficas y la tipología del vino. a d El vino es un pro oducto de la transfo ormación d la mate de eria vegeta por al micro oorganismo vivos. S compos os Su sición y ev volución es stá ligada directamennte a fenóm menos biológicos, lo que pone de manifiesto su ex xtrema com mplejidad de su d compposición quuímica, no o obstante, e vino es una suma d un conju el u de unto de fac ctores ambiientales: clima, latitud, altitud, hor de luz, etc ras e Composición. Entre sus principale compone es entes tenem los sigu mos uientes: - Azúcares. ( g/l) Se encuentran en la uva y permanecen si ferm A (<5 n mentar e los vinos dulces. También se encuentran e pequeña cantidades en en e en as lo vinos se os ecos. Son la que dan origen a la suavidad d los vinos Las as de s. le evaduras feermentan es specialmen la glucos por lo q los azúcares nte sa, que re esiduales d un mosto contienen fructosa. de o - Alcoholes. Formados por la ferme A entación alccohólica, coomo es el etílico, e la glicerina, el butanoid etc. Des a dol, spués del a agua (que representa un 85 u a un 90 % d vino), el alcohol etí del ílico es el coomponente más impor e rtante d vino (120-130 g/l). Después te del enemos la g glicerina (5 a 10 g/l), qu se ue fo orma al prinncipio de la fermentación. - Otros polial O lcoholes foormados por las bacterias y las lev r vaduras. - Ácidos. La acidez d Á a del vino esstá constit tuida por d diversos ácidos á orgánicos, a o algunos de ellos proc cedentes de la uva, c e como el tart tárico (1,5 a 4 g/ málico (0 a 3 g/ y el cítrico (0 a 0 g/l) y otros /l), /l) 0,5 procedentes de la ferm p s mentación, como el suc c ccínico (1 a 1,5 g/l), lá áctico (0 a 0,3 g/ y acético (0,3 a 1 g/l 0,1 /l) l). 2
  • 5. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón - Otros comp O ponentes c como son sales y compuestos po olifenólicos como son s los taninnos, flavona y antocia as anos (estos son los encargados de dar d al a vino su co y sabor característ olor r tico). Hay que destacar d dentro de los ácidos el tartárico, ya que es el ácido espe s a ecífico de la uva y el v a vino y repre ercera o cuarta parte d los ácido del vino. Sus esenta la te de os carac cterísticas m importa más antes son: - Es E el ácido más fuerte (el que li e ibera más iones H+) y el pH del vino l depende mu d ucho de la cconcentración de ácido tartárico. o - Puede ser a P atacado po las bacte or erias láctica con form as, mación de ácido lá áctico, acét tico y gas C 2 en grandes cantida CO ades. - Su S concent minuye por precipitación en form de bita tración dism r ma artrato potásico y ta p artrato de ca alcio. Elaboración. E La elabo oración del vino, desde la recogid de la uva hasta su c e da a comercialización en e mercado sigue el sig el guiente dia agrama de flujo (Figurra1) que sin ntetiza todo los os proce esos enoté écnicos qu se realizan en una bodeg para la elaboración y ue u ga a embootellado de un vino, a como lo subprodu e así os uctos obten nidos en es proceso y el ste o desti que ésto tienen pa su aprovechamiento posterior ino os ara r. Figura 1. Flujo de mate eriales y activida ades en una bo odega (Fuente P Prodanov y Cobo, 2004) 3
  • 6. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón El proce eso más importante para pasa del mos ar sto de uva a vino, es la a e fermeentación, q que es un proceso bioquímico por el cual los microorganismos tipo p l s levadduras y bac cterias trans sforman los componen s ntes del mo osto de uva cambiand su a, do comp posición qu uímica. Aunnque son un compend de reacc n dio ciones basttante comp plejas, las re eacciones m importa más antes son: 1. La fe ermentación anaeróbic de las lev n ca vaduras 2. La fe ermentación gliceropirú n úvica. La primera consiste en la fo ormación de alcohol a partir d los azúcares d de entes en el vino media prese ante la ecua ación de Ga ay-Lussac: C6H12O6 2 CH3-CH2OH + 2 CO2 En la seggunda, el azúcar se tra ansforma en glicerol y ácido pirúv vico, forman lo ndo que se conoce como gluc cólisis, que constituye la primer fase de la fermentación e e ra alcoh hólica. Este ácido es el origen de muchos de los produc e e ctos secundarios del vino. C6H12O6 CH C 2OH-CHO OH-CH2OH+ CH3-CO-C + COOH De todas formas, se considera que en la fermentació del mosto, alrededo del s e a ón or 8 % de las molé éculas de az zúcar sigue la vía de la fermenta en ación glocer ropirúvica, por lo p que e 92 % de la fermenta el ación sigue la vía anaeróbica. Figura 2. Proceso de elaboración del vino tinto (Fuente TECNOLOG ENÓLICA d J.Aleixandre e I. Alvarez.) l GIA de 4
  • 7. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA epartamento d Ingeniería de la Constr De de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón B- EFL LUENTES Y R S RESIDUO OS GEN NERADO OS EN LA ELA ABORACCION DEL VINO. L En el pr roceso de elaboración crianza, embotellad y enveje n, do ecimiento de los d mosttos, se prod duce una im mportante ca antidad de sustancias y deshecho y de resid s os duos, algun de los c no cuales como lías, orujo turbios de vinificac o os, d ción o crista ales de bita artrato potássico, son susceptibles de utilizar posterio s rse ormente y p poseen un apreciable valor econnómico. Per la mayor parte de los residuos como por ejemplo lo generado en ro r s r os os laborratorios, las aguas resi s iduales, el c cartón, el cr ristal, etc, no lo son. Durante el proceso de elabor o ración del vino es elev v vado el vol lumen de aguas a resid duales que se origina. Las princippales operaaciones que generan e volumen son e ese n las d limpieza de remolques, ca de a: ajas de vendimia, de la tolva de recepci ión y desppalilladora, d depósitos, p prensas, su uelos, etc (1 Todos e 1). estos vertidos deben de ser d depuurados hasta alcanzar los parámetros que pe ermitan su v vertido al alc cantarillado o. En una b bodega hay cuatro tipo de efluen y os ntes: - Aguas pluviales: si van directas no tienen agentes re esiduales - Aguas d intercam de mbio calórico: Son aquellas em a mpleadas e proceso de en os refrigera ación o ca alentamientoos. En es stas aguas puede e s existir una leve contamin nación térm mica, pero que es insignnificante. - Aguas d limpieza Son las que neces de a: sitan tratammiento, pue proceden del es lavado ddescritos en (1). n - Aguas sanitarias o ffecales: Asimilables al doméstico. En gene uraleza de la contami eral, la natu inación hídrica de una bodega es de a e carác cter orgánic aunque también n co, e nos encontr ramos con residuos m minerales, tierra, t desin nfectantes, caracterizá ándose la m misma por: - Estacion mayoría de los efluente coincide con la époc de vendimia y nalidad: la m es ca los meses siguient nsado y el desfangado De ener a mayo estos tes, el pren o. ro residuos son menos importantes (fig. 3). s s - Fuerte c contenido en materia o orgánica; co una concentración de DQO qu va on ue de 10.00 a 35.000 mg/l. 00 0 - Importanncia de la m materia en suspensión. - Carácter ácido: con un pH de 4 a 6. r n - Presenc de polifenoles del vi cia ino. - Presenta tierra proc a cedente de la vendimia, que suel entrar en forma de polvo le n o barro. - Contenid alto de a do agentes de llimpieza. 5
  • 8. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón Figura 3. Flujo de efluentes e la bodega en Argentina (Fue o en ente Revista FCA UNCuyo. Ref 3 bibliografia) f. Además estos verti idos muestr una gra irregularidad en cua ran an anto a cauddales, comp posición de las agu uas residuales y co oncentración de los contamina antes, depeendiendo d las hora del día la tecno de as a, ología de v vinificación empleada las a, varie edades de u uva, el tama de la bo año odega, etc. En la figura 4 se mue estran los ra angos depeendiendo de varios autores: e Figu 4. Parámetro fisicoquímico de aguas res ura os os siduales de bode egas (Fuente P Ponencia J.Oliva Ref. 4 bibliogr a. rafía) Estos vaalores med dios y máx ximos que según los autores se generan, son supeeriores a los permitido por la legislación vi s os igente (Dec creto de ve ertidos de aguas a resid duales indusstriales al alcantarillado o). 6
  • 9. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón C- ATA AQUE AL HORMIGÓN. L Este cap pítulo se va a centrar e los ataqu a estruc en ues cturas de ho ormigón debidos a tod los proc dos cesos existeentes en la f fabricación del vino. Ataque p CO2. Ca por arbonatació ón Durante la fermenttación del v vino el prin ncipal ataca ante de las estructura de s as horm migón es el CO2, esto es debido a su alta concentra l o a ación y al gran daño que o produce este co ompuesto en los hormigones. Para ten una ide de la gra concent ner ea an tración de CO2 que se produce en la e oración de l caldos s puede re elabo los se ealizar un se encillo cálcu ulo: De la fórm mula de Gay y-Lussac se d determina qu un mol de azúcar equ ue e uivale a dos moles de CO2. Si se tien en cuenta que en una cuba hay 225 litros de mosto para fermentación que O ne a a 2 n, el azúcar está enntre un 15 y un 25 % del mismo, y que la densid del vino está cerca 0,994, q dad 0 tendrremos 54 kg de azúcares (el 25 %). P s Pasado a mo oles: Moles de C6H12O6 = 5 55.000 g/ 180 = 305,55 moles. 0 m PM C6H12O6 = 6 x12 + 12+ 6 x 16 = 180 g/mol 2 l. Entonces de CO2 tend s dremos 611, moles, co lo que ten ,11 on ndremos Gramos d CO2 prese de entes en una cuba de vin 611,11 x 44 = 26.888 a no= 8,84 gramos. Con lo qu vemos que la concent ue tración de CO2 de cada c O cuba es basta ante importa ante. Si esta co oncentración la dividimos por los litro de cada c n s os cuba de vino, tenemos: 119,60 , 1 g de CO2/l que según la tabla 2, teniendo un pH muy ácido y un CO2 presen en el agu del a o y n nte ua vino d más de 1 mg/l, se considera un ataque Fue de 100 n erte, es más supera este valor en más de s, e m 1.000 veces, por lo que el con 0 ntenido en C 2 es algo a tener muy e cuenta. CO en Otra form de calcu el CO2 e conocien al porce ma ular es ndo entaje de a alcohol en el vino e y apl licando iguaalmente Gay-Lussac: Se hará con los mismos datos d apartado anterior y suponiendo un porcenta de del o aje alcoh del 13%: hol Litros de CH3-CH2OH = 225 x 0,13 = 29,25 litr H ros. Moles de CH3-CH2OH = 29.250 g / 46 = 635,8 moles. H 87 PM CH3-C 2OH = 12 x 2 + 16 + 1 x 6 = 46 g/m CH mol. Entonces de CO2 tend s dremos 635, moles, co lo que ten ,87 on ndremos Gramos d CO2 prese de entes en una cuba de vin = 635,87 x 44 =27.978 a no 8,26 gramos. Con lo qu vemos que la concent ue tración de CO2 de cada c O cuba es basta ante importa ante. 7
  • 10. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón oncentración la dividimos por los litro de cada c Si esta co n s os cuba de vino, tenemos: 124,35 g de CO2/l que se egún la tabla 1, como en el caso ante a erior, se cons sidera un ata aque Fuerte. Tabla 1. Clas de exposició relativas a ot ses ón tros procesos de deterioro de la corrosión (Fuente EHE-08) d Si se sig guen las esp pecificacion de la no nes orma alema DIN 403 en lo ref ana 30, ferido al gra de agre ado esividad de un agua p el CO2, el grado de agresivida también sería e por e ad fuerte: Tabla 2. Grado de agre esividad de un agua (Fuente DIN 4030) a Es por e que en la producció del vino se genera bastante C 2. Así mis eso ón CO smo y segú conversa ún ación mante enida con un responsaable de la fe ermentación de una bo n odega de la Denomina a ación de Origen Valen ncia, para que el vino pueda ferm q mentar, deb de be habe ausencia de O2, por lo que en las cubas se inyecta a presión C 2 en lo qu se er r s CO ue denoomina llenad completo de la cuba do o a. En relac ción con el hormigón, la presenc de CO2, unido a la humedad que cia d suele haber en las bodegas, produce el ataque por carbonatación al ho e p ormigón. andita o hid La Portla dróxido cálc rmigón es la causante de la cico present en el hor te a alta basicidad del mismo provocando un pH de entre 12,5 y 13,5. En estas o, H e conddiciones, el acero envuelto en hormmigón se en ncuentra en la zona pr n rotegida. 8
  • 11. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón El dióxid de carbo en pres do ono sencia de hu umedad se combina c la portla con andita prese ente en el h hormigón, fo arbonato cálcico. ormando ca CO2 + H2O + Ca(OH 2 H) CaCO3 + H2O O El consuumo de Port tlandita, pro oduce que el pH baje d 13,5 a 9. Esta bajad de e de da pH, h hace que la armadura que en un principio estaba protegida, sufr una corr a a n ra rosión gene eralizada a c causa de la presencia de humeda y oxígeno en el amb a ad biente. Figura 3. Carbonatación del hormigón (Fuent Tesis Doctora de Esther Mo te al oreno Fernández Madrid 2008) z. ) Ataque p agua residual por a por acidez de lo efluentes os s Como se ha comen e ntado en el apartado B, el efluente de las bodegas tien un B ne caráccter bastan ácido, c nte con pH en ntre 3,9 y 8, casi siempre por d 8 debajo de 7. El abasstecimiento de aguas ácidas, so obretodo en tuberías de desagüe, se cons n sidera agressivo para el hormigón de las tube erías. Cuand está por debajo de 5 se cons do 5,5 sidera agres debajo de 4,5 es altamente agresivo, como se refleja en la tabla 1. sivo y por d El ataque de este tipo de agua produce una lixiviac as, ción o disolución de la capa supeerficial del h hormigón, deestruyéndose la estruc ctura y el sistema de pporos. Así mismo m actúa como dis an solventes de los compuestos hidratados: 9
  • 12. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón Figur 4. Ataque por ácidos en la superficie del Ho ra ormigón (Fuente clases magist e: trales) Cuando un ácido se encuen ntra en co ontacto con el cemen Portlan la n nto nd, supeerficie expueesta del hormigón neuutraliza, por la alcalinidad del mism al ácido que mo, o ataca Una cantidad dada de ácido d a. destruirá una masa dada de horm migón, la cu es ual inver rsamente p proporcional a la alcali l inidad total esa masa Si no se añade ácid la a. do, reaccción se fren na. Presencia de mater orgánica en los efluentes ria a La prese encia de materia orgánica en los residuos g s generados en las bode egas, produce un fe enómeno bbioquímico consecuencia de procesos anae erobios, qu se ue pued llegar a dar en cie den ertas situaci iones muy especiales y desafortu e unadas en redes r de saneamiento con poca pendiente muy horiz o a e, zontales, en zonas muy cálidas y sin dales ni aire caud eación. En la zoona donde existe ma nica de una tubería d hormigón, se ateria orgán a de pued formar el ácido sulfh de l hídrico (H2S Dicho ác S). cido, en form gaseosa resulta tó ma a, óxico; se pproduce me ediante dige estión anaeerobia de lo fangos q os que circula por la re de an ed saneeamiento a altas tempeeraturas. Es gas pue oxidarse resultando ácido sulf ste ede e fúrico (H2SO4) altame ente agresiv para qu dicha oxidación te vo; ue enga lugar es necesaria la partic cipación de una serie de bacter e e rias que pu ueden llega a encont ar trarse en zonas z cálidas, y cuand no hay circulación n de aire ni de aguas p la red de saneamie do ni por e ento. Otro de los condicioonantes es que en la zona libre d oxígeno s puede fo z de se ormar sulfu de hidró uro ógeno, que se transmit por el aire hasta la z te zona superior de la tub bería. En eesta zona ha presencia de oxíge y de bacterias aeró ay eno óbicas, por lo que se forma f ácido sulfúrico ( o (figura 5). 10
  • 13. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón Figura 5 Formación de ácido sulfúrico en tuberías de hormigón (Fue 5. el o e ente clases mag gistrales) Ataque p ión amo por onio Este age ente atacan se encu nte uentra catal logado en e tipo de e el efluente agu de ua limpieza, visto a anteriormen nte. La pres sencia de este produc es debid a los ab e cto da bonos emplleados en e cultivo de la vid. el En sucesivas revisiones a la bbibliografía no se ha e encontrado ningún dato que o nos e especifique la concent e tración de e este ion en los efluent tes, aunque dado su origen e o es pr revisible que posea un gran variabilidad ent distintas bodegas, e incluso en una na tre s n mism bodega, debido a la diferentes procedencias de las uvas. ma as El ión aamonio, NH4+, es un agente muy dañino para las estructura de H n m o as horm migón, este reacciona con la por rtlandita for rmando am moniaco (NH3), ión cal H lcio y agua a. 2NH4+ + Ca(OH)2 2 NH3 + Ca+ + H2O nsumo de P Este con Portlandita, a igual que en el ataqu por carb al e ue bonatos, pro oduce un descenso de pH. Esta bajada de pH, hace que la arm el a e madura que en un prin e ncipio estab protegid sufra u ba da, una corrosión genera alizada a ccausa de la presenci de ia humeedad y oxíg geno en el a ambiente. 11
  • 14. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón D- CONCLUSIÓ ÓN Com se pued apreciar en la sigu mo de uiente tabla tanto po valor de Ph, como por a, or el o conc centración d CO2, y s saber la concentrac de sin a ción, suponnemos que también po ión or amon el tipo d exposición a la que está expue nio, de esto el horm migón es Qc ataque fu c, uerte. Tabla 3. T Tipo de exposición para ataque químico (Fuent EHE-08) te Según e capítulo d durabilida de la EH 08, en lo referente al recubrim el de ad HE o miento mínim para un ataque qu mo, n uímico fuerte e: El Auutor del pro oyecto deber fijar estos valores de recubrimi rá s d iento mínimo y, en su caso, medid adiciona das ales, al objet de que se garantice adecuadamen la protec to nte cción del horm rmigón y de l armadura frente a l agresión q las as la química conccreta de que se trate. Con lo c cual deja la decisión de qué rec a cubrimiento tomar al p proyectista de la estru uctura. 12
  • 15. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón En cuan a la abe nto ertura de fisura, los valores máx v ximos a con nsiderar so los on jados en la tabla 5.1.1.2. de la EH reflej HE: Tabla 4. T Tamaño máximo de abertura de fisuras (Fuent EHE-08) o e te paramos la abertura d fisura máxima entr el ambie Si comp de m re ente tipo II y Qc vemo que es tr veces m restrictiva que para carbonata os res más a ación. Para la m máxima rela /cemento y la resistenc mínima nos vamos a las ación agua/ cia tabla 37.3.2.a. y 37.3.2.b: as Tabla 5. Má áxima relación a y resistencia mínimas (Fue a/c as ente EHE-08) tipo Qc, la máxima relación agua cemento es de 0,45 para Para un ambiente t a horm migón armad el mínim contenid en ceme do, mo do ento es de 350 kg/m3 y la resist 3 tencia mínim es de 35 N/mm2 ma 5 13
  • 16. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón Con lo c cual, viendo que por 3 vías difere o entes el hor rmigón a es studio pued ser de catal logado con una expos sición tipo Q y teniendo en cue Qc, enta que el CO2 supera en más de 1.000 vveces el mínimo para ser catalogado ataqu fuerte, s recomen ue se ndaría como mínimo us los máx o sar ximos recubbrimientos aplicados en la EHE 08 estos serían: a n 8, Vida útil de 50 años Vid útil de 100 años a 0 da Hormig gón Pretens sado 45 90 Resto d Hormigo de ones 40 80 Con estos recu ubrimientos mínimos s podría retrasar el ataque al hormigón, pero se difícilmente evitarlo. En el apartado 37.2 de Medidas Especiales de pro 2.7. otección de la EHE, dic ce: En ccasos de es special agreesividad, cuuando las medidas nor m rmales de pprotección no se n consi ideren suficie entes, se po odrá recurrir a la disposic ción de sistem especia mas ales de prote ección, como son los sigu o uientes: - Aplicación de revestimmientos supe erficiales con productos específicos p n para la prote ección del hormigón (pintura o revestim as mientos), con nformes con las normas de la serie UNE- n s EN 1504 que le sean de aplicació ón. - Protecció de las arm ón maduras med diante revest timientos (p.e armaduras galvanizad e. s das) - Protecció catódica d las arma ón de aduras, medi iante ánodos de sacrific o por cor s cio rriente impresa, según UNE- -EN 12696. - Armadura de acero i as inoxidable, s según UNE 36067. 3 - Aditivos i inhibidores d la corrosió de ón. Las p protecciones adicionales pueden s susceptib s s ser bles de tene una vida útil incluso más er a o pequeña que la d propio ele del emento estru uctural. En es stos casos, e proyecto d el deberá conte emplar anificación de un manteni la pla e imiento adec cuado de sistema de protección. Por lo vvisto en el párrafo anterior, la mejor protec m cción para el hormigó en ón cuan a durabilidad dentr de las bodegas o en su caso de las con nto ro e nducciones para eflue entes del v vino, es directamente proteger al mismo mediante aplicacione de e es revesstimientos ssuperficiale aditivos inhibidores de la corr es, s rosión, o tra atar la arma adura medi iante galvan nización, uttilizar acero inoxidable o protecció catódica. ón . 14
  • 17. MÁSTER E INGENIER DEL HORMIGÓN EN RÍA De epartamento d Ingeniería de la Constr de a rucción y Pro oyecto de ing geniería civil Durabilid de estruct dad turas de horm migón Bibliogra B afía 1. R Ref. 1: Hida algo Togore J.Tratad de Enolo es, do ogía. Volum 1. Edic men ciones Mundi-Prens Madrid.2 M sa. 2002 2. R Ref.2: Aleix xandre, J. Álvarez, I. Tecnologí Enológic Ed. Sin ía ca. ntesis. Madrid.2003 M 3. 3. R Ref.3: Nazra ala,J. Vila, H García,R Gestión de efluente y consum de H., R. es mo agua en bod a degas. Rev vista FCA UNCuyo. To U omo XXXV. Nº 1.Año 2003. 2 Pg P 35-42. 4. R Ref. 4: Dr. J. Oliva. T Tratamientos de residu de bod s uos degas. Poneencia, Dpto. Quími Agrícola Geología y Edafolog G. I. Q D ica a, a gía. Química y Acción A de d los Plaguuicidas. Univ versidad de Murcia. e 5. F Figura 1: P Prodanov, M Cobo Reuters, R. Impacto A M. R Ambiental de la in ndustria Vin nícola (I). Revista alime entación eq quipos y tec cnología. Nº 186. º Enero 2004. Pg. 97-100 E . 0. 6. T Tabla 2 Nor rma DIN 40 030. Assess sment of wa ater, soil and gases for their r aggressiven a ness to conc crete. 7. C Carlos Oyarrzabal Schro oeder. Jorn nadas técnic cas: Patolog del horm gía migón y su prevenc ción, FYM – Italcementi Group. 8. D Depuradora de produc ctos efluent tes de bod degas (aguas de lava ados), Depur ECOA D AQUA. 9. I Instrucción del Hormmigón Estru uctural EHE 08. Apro E obada por Real Decreto 124 D 47/2008 del 18 de Julio Ministerio de Foment Madrid o. o to. 15