La calidad del agua de consumo humano depende de la calidad del recurso hídrico, del tipo de tratamiento aplicado para su potabilización y de las alteraciones que pueda sufrir en la distribución. Esta calidad está regulada para garantizar la seguridad de los consumidores, ya que las enfermedades hídricas pueden representar una importante amenaza para la salud humana, siendo éstas el origen del 80% de todas las enfermedades en los países en vías de desarrollo (OMS, 2006), (Organización Mundial de la salud).
Los estándares para el agua de consumo humano en Europa se marcan en la Directiva 2000/60/CE, esto se transpuso al marco legislativo español mediante la Ley 62/2003, de 30 de diciembre, De igual forma otras naciones tienen sus propios reglamentos para el agua de consumo humano. En Venezuela tenemos leyes y reglamentos desde el año 1966 y en el 2018 se actualizó con la ley de agua, que fue reimprimido en la Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela N° 41.377 de fecha 13 de abril de 2018, la cual establece la derogación de artículos publicados en gacetas anteriores.
La contaminación por aguas servidas en tubería de acueducto puede ser:
- Por filtración en tubería de acueducto, la cual puede dañarse por movimiento sísmico, por asentamiento del terreno o por antigüedad de la tubería, corrosión, golpe de ariete, fenómenos naturales y de igual forma en las piezas de unión, llaves y tomas de agua, esta fallas suceden en algunas tuberías más que otras y depende del tipo y calidad del terreno.
- Por la rotura de cloaca por asentamiento del terreno, baja velocidad en la tubería que trae como consecuencia asentamiento de sólidos y su descomposición lo que produce gases y la antigüedad del sistema, entre otros.
En algunas poblaciones con sistema de tuberías y sin tratamiento, estas se vieron seriamente deterioradas a causa de la contaminación del agua potable por aguas residuales, producto del desborde de alcantarillas, pozos sépticos, letrinas y basura dispersa, además de daños en las viviendas. Los daños ocasionados a la infraestructura sanitaria son mayores como consecuencia de la falta de mantenimiento adecuado de la infraestructura, criterios de diseño que no consideraron los amenazas a las que estaban expuestas los componentes (vulnerabilidad física), y la falta de capacidad del personal administrativo y técnico de las instituciones encargadas de estos sistemas para hacer frente y recuperar las condiciones iniciales a la mayor brevedad (vulnerabilidad administrativa).
American Water Works Association (AWWA, 2002) señala que cuando se reemplazan secciones viejas en un sistema de distribución, se debe usar el siguiente procedimiento estándar:
- Escoger materiales para unir las tuberías que no sean porosos y usar lubricantes no nutritivos.
- Mantener las nuevas secciones de tuberías, accesorios y válvulas cubiertas mientras estén almacenados para protegerlos de la contaminación de la tierra, escurrimiento y fugas de líneas de agua o cloacas.
- Antes de usar nuevos materiales, enjuagar todas las tuberías con agua limpia para remover los desechos y tierra visibles. Llenar las tuberías con agua que contenga 50mg/L de cloro libre y dejarla entre 24 a 48 horas, los niveles de cloro no deben ser menores de 25mg/L durante el período de espera, realizar las pruebas para coliformes totales y bacterias heterotróficas, repetir la desinfección hasta que no se detecten las coliformes y que las bacterias determinadas por el método de Conteo de Placas Heterotróficas (CPH) estén por debajo de 500/ml.
La eliminación de áreas con bajo flujo y porciones de tuberías con agua estancada puede mejorar la hidráulica del sistema de distribución reduciendo de esta manera la supervivencia de los microbios y formación de biopelículas. Las zonas de estancamiento pueden ser eliminadas empleando válvulas, mientras que las áreas de bajo flujo pueden ser eliminadas recalculando el diámetro y longitud de la tubería.
Se prevé que la filtración en tubería vaya desde un 10% hasta un 40%, las ciudades que han podido llegar a reducir hasta el 10% fue debido una planificación de muchos años y un costo de mantenimiento bastante alto, este caso lo tenemos como ejemplo las ciudades de Israel.
En los sistemas de distribución debe evitarse los aumentos de flujo imprevistos o disturbios hidráulicos, ya que éstos pueden hacer que las biopelículas acumuladas se desprendan. Se recomienda una presión positiva continua por todo el sistema de distribución (USEPA, 2002a).
Después de determinar que existe un problema de biopelículas, el personal responsable del mantenimiento de la red de distribución no debe suponer que todas las coliformes son debido a las biopelículas. Las coliformes en el agua podrían indicar una deficiencia importante en el mantenimiento del sistema de distribución o del tratamiento, y por lo tanto, una amenaza potencial a la salud pública. Si las muestras de agua potable son positivas para coliformes totales, particularmente si el sistema no ha tenido problemas en el pasado, se debería investigar la posibilidad de una ruptura en las tuberías o de conexiones cruzadas. El conocimiento de los factores que contribuyen al crecimiento de las biopelículas ofrece a las empresas abastecedoras de agua potable una ventaja para asegurar que el crecimiento bacteriano esté limitado en el sistema de distribución, estas compañía de abastecimiento puede considerar el establecimiento de un plan para el control de las biopelículas de coliformes antes de que se verifiquen las pruebas positivas (USEPA, 1992).
Muñoz (2001), de la Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia, resalta que el Método Hidráulico o “Flusinhg” se utiliza en la limpieza de las redes de distribución, el cual se realiza dentro de la red con el fin de desprender o controlar la biopelícula, evitando así su desarrollo y adherencia a las superficies de la tubería por medio de la fricción entre el agua y las paredes.
Carvajal et al. (2006), también señalan que el lavado hidráulico y el lavado hidráulico unidireccional son técnicas disponibles para mejorar la calidad del agua y la capacidad hidráulica del sistema de distribución
Reyes del Toro & Saldarriaga (2005), destacan que la velocidad del crecimiento y regeneración de las biopelículas es directamente proporcional al diámetro de las tuberías, entre mayor sea el diámetro es menor el esfuerzo cortante y, por lo tanto, las bacterias pueden adherirse con mayor facilidad a la pared interna de la tubería.
La USEPA (agencia de protección ambiental de USA) (2002b) indica que el reflujo en los sistemas de distribución de agua pública puede ser prevenido eliminando las conexiones cruzadas o protegiendo los suministros de agua potable usando dispositivos y montajes de prevención de reflujo. Como puede suceder con cualquier dispositivo mecánico, los equipos de reflujo pueden deteriorarse y fallar con el tiempo. Los intervalos para realizar las pruebas son anual, semi-anual o basados en el riesgo, es importante señalar que el mantenimiento de una presión estable y positiva reduce el reflujo, minimizando los picos de presión a través del uso de bombas de velocidad variable y los procedimientos adecuados de abertura y cierre de válvulas podría reducirse la frecuencia de rupturas en las tuberías principales y de este modo operar preventivamente
También la operación de la red puede provocar roturas y fugas, como las elevadas presiones continuas o momentáneas debidas a golpes de ariete por cierres rápidos de llaves, los problemas con el aire no evacuado, las vibraciones o fuerzas continuadas que producen el colapso por agotamiento de los materiales antiguos.
Las acciones correctivas que se deben realizar luego de detectar un incidente (en áreas con bajo flujo, agua estancada y conexiones cruzadas) son, el aislamiento o separación del área contaminada (inutilización temporal del área), notificación publica, si la contaminación ha ocurrido y no pudo ser aislada antes de llegar a los consumidores, enjuague o limpieza del sistema y reemplazo de la línea de tubería, cuando los contaminantes no puedan ser removidos por una limpieza física.
El ingeniero ambiental y sanitario especialista en tuberías potables, Jhon Henry Chávez, expresó a la prensa que la contaminación del acueducto por agua servida “es muy difícil que pase, aunque es posible que en alguna circunstancia se presente, puesto que por lo general los alcantarillados en las ciudades son viejos y con muchas filtraciones, pero para que se mezcle con la tubería del agua potable que deben ser nuevas y selladas herméticamente, es improbable que eso ocurra, y si ocurrió indiscutiblemente debe existir un daño en el tubo del acueducto y permitir esa mezcla de aguas”, de tal forma que si esto ocurre en la ciudad es porque el daño es muy grande y las soluciones deben ir más allá de planes de contingencias ya que el alcantarillado debe ir enterrado a una profundidad mínima de 1.50 y la tubería de agua potable debe ir a una separación de 60 centímetros entre las tuberías y el acueducto y esta debe de ir a una profundidad mínima de 0.80mts dependiendo el diámetro y material.
Por su parte el ingeniero ambiental y sanitario especialista en gerencia de proyectos, Javier Eduardo Fernández Vega informó que “las tuberías que existen en la ciudad de Santa Marta (Colombia) son de asbesto cemento con uniones mecánicas y sus sellos son por medio de empaques, entonces, los árboles, las raíces y otros componentes van haciendo fisuras en la tubería de la misma forma que pasa con las depósitos de agua, en muy probable que en algún punto las tuberías de agua potable se intercepten con la red de alcantarillado y si se da una fuga en una BV por falta de mantenimiento, el agua socava las paredes de la tubería de agua potable, descolgando las uniones y permitiendo la contaminación del agua, es decir, debe existir una fuga en el tubo del alcantarillado y otra en la de agua potable generando la mezcla de las aguas y la contaminación de la misma”, otro de los daños a las tuberías es por congelación / descongelación del concreto, y eso sucede en los climas muy fríos.
Como ya lo informamos los colectores de cloacas van por lo general por debajo de la tubería de acueducto, y estos colectores se tapan pueden tener filtración por la junta entre los tubos en la BV por donde el aguas residuales sale, de igual forma si los colectores son muy antiguos y han producido gases por sedimentación de sólidos dentro de la tubería ya que estos gases corroen al concreto en la parte superior de la tubería y si la tubería de cloacas está trabajando en un momento dado a presión puede contaminar el acueducto atreves de la tierra contaminada, y si la tubería tiene fisura (tuberia o llaves) y en ese momento no tiene agua, puede contaminarla trayendo enfermedades de distintos tipos a menores de edad y a las personas adultas sobre todo, por esa razón cuando sucede esta situación se debe tomar muestra en la tubería de agua del sector con urgencia y de tener algún tipo de infección hacer las correcciones necesarias y desinfectar el agua, dependiendo del tipo de terreno se puede producir contaminación por agua servida en los acuíferos del sector.
Los sistemas de cloacas de una comunidad tienen como funciones principales, transportar el caudal máximo de aguas servidas para el periodo de diseño y conducir los sólidos suspendidos evitando la sedimentación dentro de la tubería.
El volumen o cantidad de agua transportadas por las cloacas esta interrelacionada con los consumos de agua de la comunidad, pero no toda el agua demandada al acueducto entra a las redes cloacales hay perdidas inevitables como fugas, el agua utilizadas en riego de jardines, lavado de calles, en los sistemas contraincendios, la que se evapora. Se estima que solo un 80% regresa al sistema cloacal dependiendo de la zona.
Para determinar el aporte a la red por aguas negras domiciliarias es necesario conocer el gasto medio del acueducto (promedio diario anual) que abastece a la localidad o tomar el valor que tiene las normas para cada situación, para el cálculo el volumen de agua en las tuberías cada nación tiene sus reglamentos y formulas, en Venezuela una de las formas es con el número de habitantes, que se multiplicara desde 1.5 hasta 3.0, dependiendo de la población.
De igual forma se puede supone que el gasto de reintegro puede variar depende la zona, también se debe de tomar en cuenta los empotramiento clandestinos, este valor varia de la zona a estudiar, si es zona de vivienda podemos suponer un porcentaje de viviendas que descarga atreves de un orificio de 2” y una altura de agua de 5 cms, el valor resultante de la suma total se multiplica por 2 para que nos de el gasto de diseño de la red.
Los sistemas de cloacas se diseñan por gravedad y la tubería funciona como canales abiertos. Si no funcionan a sección plena, y por lo tanto sin presión, entonces hay que tomar en cuenta las velocidades tanto máxima como mínima, la mínima velocidad a fin de que ellas arrastren los sólidos en suspensión y no haya sedimentación, es de 0,60 mts/seg, mientras que la velocidad máxima varía entre 4,5 y 9,5 mts/seg dependiendo del tipo de concreto o material y el diámetro de la tubería, está determinado por el valor de caudal, pendientes máximas y mínimas de cada tramo.
La pendiente mínima será 6 por mil para un tubo de 8” de concreto para tener una velocidad mínima de 0.60 mts/seg, para otra tipo de tubería la pendiente será menor dependiendo de la rugosidad del material para mantener la velocidad mínima, en el caso que esta velocidad sea menor, se presentará el problema de sedimentación dentro de la tubería llegando con el tiempo a colapsar esta, y las aguas negras subirán a la superficie a través de la BV, inundarán la calle con los problemas sanitarios que ya sabemos, y si el acueducto no tiene presión y tiene fisuras en su tubería o filtración en la llave, se tendrá una contaminación en la red del acueducto. Esta velocidad mínima es posible que exista tambien cuando el volumen de agua que circula en la tubería de cloacas es mucho menor a lo que se previno en el cálculo, esto sucede cuando hay mucho razonamiento de agua potable en la ciudad, ya que sea por fallas eléctricas o por mantenimiento de la tubería de aducción, tubería principal de distribución o mantenimiento de motores.
Si tenemos tuberías tapadas, es necesario la limpieza e inspección periódica de la red y esta se realiza a través de las BV que permite el acceso del personal a la red para inspección y limpieza (con su equipo y elementos de seguridad), y a través de equipos especiales que pueden hacer una inspección a la tubería (cámara de vídeo). De igual forma se podrá hacer limpieza de esta tubería para destaparla (Hidrojet, por Presión-Succión), y este personal de limpieza debe de tener un equipo de seguridad para su protección.
Conclusiones
Una vez analizado el problema de la contaminación de las aguas servidas en las tuberías de agua potable sin servicio continuo de agua, esta situación puede ser por lo siguientes motivos.
Si la población está bien servida de agua, puede tener una interrupción por:
- Falla del sistema eléctrico.
- Mantenimiento del sistema de bombeo.
- Mantenimiento de la tubería de aducción o almacenamiento.
- Mantenimiento en la planta de tratamiento.
- Mantenimiento de la tubería de distribución.
En los casos del 2 al 5 se debe de avisar a la población del tiempo que durará la reparación para que tome previsiones, el caso 1 es imposible informar, pero al restablecer el servicio en todos los casos de deberá tomar muestra del agua en puntos determinado como son los puntos más alejados del punto de abastecimiento y en los puntos altos de la ciudad.
Otra de la falla de agua es cuando en una población el consumo es mayor que la producción, para esta situación recomiendo:
1. Realizar estudio de factibilidades de donde se puede extraer el agua y almacenarla para una determinada población para que no suceda la falla del servicio en un futuro. El estudio tiene que tener en cuenta:
- Hoya de los ríos que caen a un embalse tomando en cuenta su arrastre de material.
- Geología del terreno (para que no tenga fallas geológicas).
- Tipo de terreno donde pasa la aducción (corrosión).
- Ubicación de la estación de bombeo y de la planta de tratamiento ya sea agua potable, aguas negra y aguas salobre para que no sea inundable (Mareas, inundaciones y otros).
- Comportamiento del sistema eléctrico en el sector.
- Carretera de acceso a los sitios del acueducto (presa, Estación de Bombeo, tendido eléctrico, aducciones, plata de tratamiento.
2. Informar a la comunidad de la verdadera situación del abastecimiento de agua para que ella ayude a la situación, aunque esto le pueda crear criticas políticas.
3. Realizar concientización a las habitantes de esta población a través de prensa, radio y charlas en los colegios a los estudiantes mientras se soluciona la situación.
4. Tener suficientes equipos de mantenimiento para corregir las fugas.
5. Tener suficientes equipos para limpiar las tuberías de cloacas tapadas.
6. Instalar tuberías de sectorización para reducir presiones.
7. Reducir la presión de agua en la ciudad si esta tiene mucho desnivel.
8. Realizar sectorización fija para que el poco agua llegue a toda la población sea de forma fija, mínimo 50 Lts/persona, y debemos de tomar en cuenta los colegios, industria, áreas verde, centro comerciales hospitales y zona militar.
9. Si los recursos de agua son a través de pozos, estudiar el nivel freático para no extraer más agua que la que es aportada para no secarlo.
10. Dejar al equipo técnico especializado en el sistema hidráulico las decisiones y que estas no sean políticas.
11. Contar con la garantía de los presupuestos económicos por parte del gobierno nacional para realizar los trabajos señalados.
12. No transferir al usuario los costos atreves de la factura del agua mientras se reactiva el servicio y informar a la población que una vez que se realice estos trabajos y darle mejor servicio. Se le cobrará una nueva tarifa a todos los habitantes, la cual tendrá varias escalas acuerdo al nivel de población
Para tener un buen control de las fallas o mejoras de estos servicios, se debe de tener en planos de AutoCAD o sistemas parecidos los planos de la ciudad donde se indiquen las tuberías existentes con su diámetro y tipo de material, y de igual forma ubicación de las llaves con su respectiva referencia. En este plano se deben indicar los sitios donde hay fugas y la fecha en que se produjo y se reparó, de igual forma que se debe indicar la sustitución de la tubería indicando la fecha de instalación, diámetro y material.
De la misma manera se debe de tener un plano de la ciudad en AutoCAD de las tuberías de alcantarillado, donde se indique el diámetro y tipo de material, ubicación de la B de V con su respectiva cota de terreno, longitud entre ellas, y si es posible rasante del tubo principal y de los afluentes.Sacados estos datos de los planos de construcción o exploraciones realizadas, de igual forma debemos indicar el tramo obstruido, indicando fecha del suceso y la fecha de limpieza. En el caso de que se tenga que cambiar la tubería, se debe indicar diámetro y motivo del remplazo.
Con estos datos registrados en los planos se puede analizar cada cierto tiempo los motivos de las reparaciones.
Descripción resumida de las aguas residuales
Las aguas negras o urbanas, son aguas recogidas en las aglomeraciones urbanas procedentes de los vertidos de la actividad humana doméstica, o a la mezcla de éstas con las procedentes de actividades comerciales, industriales y agrarias integradas en dicha aglomeración, y con las de drenaje y escorrentía de dicho núcleo. Sus volúmenes son menores que los de las aguas blancas y sus caudales y contaminación mucho más regulares.
Las aguas residuales están formadas por un 99% de agua y un 1% de sólidos en suspensión y solución. Estos sólidos pueden clasificarse en orgánicos e inorgánicos.
Los sólidos inorgánicos están formados principalmente por nitrógeno, fósforo, cloruros, sulfatos, carbonatos, bicarbonatos y algunas sustancias tóxicas como arsénico, cianuro, cadmio, cromo, cobre, mercurio, plomo y zinc.
Los sólidos orgánicos se pueden clasificar en nitrogenados y no nitrogenados. Los nitrogenados, es decir, los que contienen nitrógeno en su molécula, son proteínas, ureas, aminas y aminoácidos. Los no nitrogenados son principalmente celulosa, grasas y jabones. La concentración de orgánicos en el agua se determina a través de la DBO5, la cual mide material orgánico carbonáceo principalmente, mientras que la DBO20 mide material orgánico carbonáceo y nitrogenado DBO2.
Los efectos negativos que estas aguas residuales pueden producir en los cauces receptores son de varios tipos, siendo los más importantes:
- Olores y sabores desagradables motivados por las sustancias presentes en su seno y como consecuencia de su descomposición en ausencia de oxígeno, con desprendimiento de gases.
- Toxicidad de algunos compuestos minerales y orgánicos, con acción sobre la fauna y la flora del cauce receptor y los consumidores posteriores de este agua.
- Infecciones provocadas por la presencia de bacterias, virus u otros microorganismos, los cuales encuentran en las aguas residuales un modo de propagación. Se han aislado en aguas residuales microorganismos de las especies Salmonella, Shigella, Escherichia coli, Campylobacter, Yersinia enterocolítica, Clostridium perfringens, Vibrio cholerae, virus de la hepatitis A, la poliomielitis, rotavirus y enterovirus.
- Alteración estética de los medios receptores, como consecuencia de las variaciones de color o de la acumulación de variados productos de desecho.
- Polución térmica, que algunos efluentes de tipo industrial pueden provocar.
- Eutrofización de las masas de agua receptoras por altas concentraciones de compuestos como nitratos y ácidos ortofosfóricos, que estimulan el crecimiento de la microflora, disminuyendo el uso del agua para abastecimiento.
Referencias:
