Manual de organización, procedimiento, funcionamiento y administración de acueductos (III)

En esta parte trataremos sobre los criterios, técnicas y normas de los proyectos de servicios de agua potable y agua servida de forma resumida, sacado de internet y lo aplicado por mí en los proyectos.

Gerencia Técnica

“En atención a ello se hace necesario citar lo indicado Canga (2010) la Huella Hídrica (desarrollada por la Universidad de Twente) es una poderosa herramienta de concienciación de la opinión pública, con sus flujos virtuales de agua que viajan de unos continentes a otros. Sus estimaciones son verdaderamente llamativas y hacen reflexionar.

La huella hídrica es una medida de la apropiación de la humanidad del agua dulce en volúmenes de agua consumida y / o contaminada, analiza el uso de agua directo e indirecto de un proceso, producto, empresa o sector e incluye el consumo de agua y la contaminación durante todo el ciclo de producción desde la cadena de suministro hasta el usuario final.

También es posible utilizar la huella hídrica para medir la cantidad de agua requerida para producir todos los bienes y servicios consumidos por el individuo o la comunidad, una nación o toda la humanidad. Esto también incluye la huella hídrica directa, que es el agua utilizada directamente por los individuos y la huella hídrica indirecta es la suma de las huellas hídricas de todos los productos consumido, es un enfoque más completo que el de la Huella Hídrica y permite la adopción de conclusiones más fundamentadas.

La huella de Agua que se reserva para el concepto que define la norma ISO 14046: 2014. Es un enfoque más completo que el de la Huella Hídrica y permite la adopción de conclusiones más fundamentadas.

La Huella de Agua requiere indicadores relativos a los efectos sobre la disponibilidad/escasez de agua, complementados con otros indicadores que evalúen el impacto ambiental que los usos del agua producen sobre el recurso agua (eutrofización, acidificación, ecotoxicidad, etc.), la salud humana, los recursos naturales y los ecosistemas”. [1]

Departamento de proyecto acueducto y alcantarillado

Proyectos de Acueducto:

Recomendaciones:

Las siguientes recomendaciones que se hacen a continuación para realizar un proyecto y posteriormente su construcción, están basadas en las normas nacionales y del organismo dedicado al agua en Venezuela de igual forma experiencia propia en estos servicios en esta materia tanto nacionales como extranjeras posiblemente en otra nación de apliquen otras de las cuales se deben de aplicar al igual que ejecutar un proyecto para esa nación.

Normas:

Continuando con las normas de acueducto de la parte 2 publicadas anteriormente, estas son algunas de las normas para proyecto y construcción más utilizadas en cuanto a agua potable, en cada país pueden existir otras que se deben de acatar.

1. En la instalación de tubería deberá evitarse el cruce de la calle diagonales de buenamente, debiendo seguirse el mismo lado de la vía, aunque para ello sea necesario aumentar el número de Codos y la longitud de la tubería.

2. En las vías de 17 metro o mayor, deberá instalarse doble tuberías de distribución, ubicándola preferiblemente debajo la acera con objeto de evitar toma de servicio de excesiva longitud.

3. La tubería matriz de aducción o distribución de 400 mm (16”) de diámetro o mayores, se instalará en vía ancha y alejadas lo más posible de las construcciones. no se permitirá instalación de tomas de servicios en la tubería matriz, sino sobre las tuberías de distribución que deberán instalarse, paralelas a ellas.

4. No se permitiera la instalación de tubería para agua potable y colector el agua servida como de lluvia en la misma zanja.

5. La distancia libre mínima horizontal entre la tubería para la conducción de agua potable y los colectores cloacales serán de dos metros, y la cresta de la cloaca quedara a una distancia vertical no menor de 20 centímetro por debajo la parte inferior de la tubería agua potable.

6. La profundidad que debe instalarse las tuberías de agua potable serán las indicada por el fabricante de la tubería que dependerá del material a usarse.

7. En la tubería de distribución deberá proveer suficiente llave de manera que permita aislar el servicio no más de 900 metros de tubería cerrado un máximo de ocho llaves.

8. Para las llaves de diámetro menores a 300mm (12”) se proveerán de boca de visita boca de llave, para llaves de diámetro mayor a 300mm (12”) o mayores se instalarán tanquilla dotadas de boca de visita que permita retirar la llave o efectuar de reparaciones.

9. El diámetro mínimo de la llave a instalar en tubería hasta 300mm (12”) sean iguales a lo diámetro de las tuberías sobre las cuales se instalen.

10. Los marcos y las tapas de la boca-llave serán de Hierro fundido y se instalarán en el centro del paño de que de concreto de 1mts x 1mts.

11. La taquilla para llave diámetro igual o mayor al 300mm (12”) deberán cumplir los siguientes requisitos; a) ser de concreto armado para resistir las cargas sometidas b) impedir la entrada de agua de la lluvia c) debidamente drenada d) debe dotarse de escalones de acceso, cuando la profundidad así lo requiera.

12. La llave a instalar, deberán cumplir con el requisito del fabricante y dependerá de la presión de trabajo, si la tubería es de bombeo o distribución.

13. En todos los puntos bajos de las tuberías agua potable donde pueda presentarse sedimentación, se instalará llave de purga de alojada en su correspondiente taquilla cuando ellos sea factible o podrá drenarse mediante un hidrante.

14. En todos puntos altos de la tubería para conducción de agua potable donde pueda almacenar aire se instalarán ventosas automáticas para su expulsión ubicándose estas en sus correspondiente tanquilla, en el caso que el punto alto coincida con una vivienda se tomara la decisión que la toma sea en ese punto o no, tomando en cuenta si ponemos medidor este medirá mucho aire.

15. Para cada parcela se instalará una toma en particular con un diámetro mínimo de 19mm (3/4), si esta toma es para dos parcelas será de 25mm (1”), y para edificios e industria dependerá de la demanda de agua requerida y la presión del sector.

16. El medidor a colocarse en cada toma dependerá su gasto y tipo de medidor.

17. En el sistema de distribución de agua en ciudades, urbanizaciones, parcelamiento nuevos, zona industria, recreativa, deberá instalar hidrantes para la extensión de incendio la distancia mínima deberá ser 200 metros entre ellos.

18. En sitios cercanos ya en el teatro, iglesia, tribunas para espectadores y otros lugares de reunión pública deberá instalarse 2 hidrantes de poste de un diámetro de 150mm como mínimo que no deberán quedar espaciado más de 100 Mts.

19. Los hidrantes de 100mm (4”) tendrán 2 bocas para conexión de manguera de 21/2” de diámetro, los hidrantes de 150 mm (6”) lo diámetro tendrán una boca de 3 ½” de diámetro y dos bocas de 2 ½”.

20. El gasto de incendios se determinará de acuerdo con la zonificación del estudio y dependerá de las regulaciones que tenga cada nación para extinguir incendios, que depende entre otras condiciones de la construcción de las viviendas, esta tabla es una guía.

• A. Para zonas residenciales unifamiliares o bifamiliares aislada de 10 Lts/seg.
• B. Para zonas residenciales multifamiliares, comercial o mixta 16 Lts/seg.
• C. Para zonas industriales 32 Lts/seg.
• D. El tiempo de duración del incendio se supondrá de 4 horas.

21. La presión máxima permite en cualquier punto de la red de distribución será de 75 metro y presión mínima será de 20 metro calculando con respecto al nivel en la calle y válvulas condiciones ni porque este cálculo Madre informe favorable a aquí hay que tomar en cuenta es que contra mayor presión tenemos y la tubería y más de Martha Elvira es el del en aplicaciones que podemos tener acceso mayores.

22. La tubería aducción por gravedad, deberá de proyectarse para un gasto total de 125% del gasto medio total del sector estudiando sin incluir gasto de incendio.

23. La tubería de aducción por bombeo deberá proyectarse por un gasto igual al 150%, del gasto medio total de la zona estudiando sin incluir el gasto de incendio y se protegerá contra el golpe de ariete con sistema hidráulico y eléctrico apropiado.

24. Las tuberías de aducción y distribución de agua deberán efectuarse los cálculos hidráulicos correspondiente bajo las siguientes condiciones.

Cuando el del caso cuando el abastecimiento por gravedad.

• A. Gasto máximo iguales al 250% del gasto medio.
• B. Gasto igual al 180% el gasto medio más de gasto de incendio correspondiente al sector.

Para el caso de del abastecimiento por bombeo a través de la red de distribución con estanque compensador.

• A. Gasto máximo, iguales a 250% del gasto medio, con las bombas funcionando. el estanque se suponen casi medio vacío.
• B. gasto igual a 180% del gasto medio, gasto de incendio correspondiente al nodo más desfavorable con las bombas funcionamiento el tanque se supone casi vacío.
• C. Gasto igual a las consideraciones anteriores, pero con las bombas parada el estanque casi vacío.
• D. Se calcularas las redes con los criterios o normas que tenga la zona para la cual se desarrolla el proyecto.

Gemelo Digital

“Es una copia virtual del sistema de distribución de agua potable, que nos ayuda en la toma de decisiones, ya que nos permite realizar simulaciones de cualquier escenario real o ficticio. Así podemos analizar de antemano la respuesta de la red ante cualquier circunstancia de operación, haya ocurrido o no en el pasado.”

“Uno de los elementos más importantes en los que se apoya es la simulación hidráulica de la red en tiempo real. Cualquier operación o cambio en la red es probado previamente en el gemelo digital para asegurar su efectividad, lo cual minimiza enormemente los riesgos en el abastecimiento. Esto aporta múltiples ventajas, como son un mayor conocimiento del comportamiento de la red, mayor capacidad de respuesta para hacer frente a cualquier escenario, mejor planificación de las operaciones en red, detección temprana de eventos o anomalías.” [2]

Las tecnologías de Gemelo Digital presentan un alto potencial de valor añadido a las infraestructuras del ciclo del agua y en especial a su mantenimiento. Se observa que su aplicación puede suponer un aumento claro en la eficiencia de las infraestructuras, mejorar su disponibilidad, ampliar su vida útil y reducir los costes asociados de mantenimiento y explotación, en este sentido, sostienen que la aplicación del gemelo digital en la industria del sector del agua está todavía por explorar y puede ser un aspecto diferenciador en el futuro para el diseño y gestión de las EDAR, debido a que puede incrementar la eficiencia operativa y de gestión, mejorar la toma decisiones en tiempo real y reducir los errores y tiempos de respuesta. [3]

Estanque de almacenamiento de agua potable:

Normas:

En para ubicación del tanque de almacenamiento de agua potable deberán cumplirse ciertas norma.

1. El sitio de ubicación deberá estar protegido contra cualquier fuente de potencial contaminación.

2. El terreno donde se ubique el estanque deberá de estar protegido contra la entrada de personas extrañas y de animales, y a tal fin el terreno desde deberá de estar cercado con malla metálica similar en todo perímetro, dotándose esta de puerta de acceso de ancho menor de cuatro metros.

3. El fondo del tanque deberá ubicarse por encima del nivel freático.

4. La superficie del terreno del estanque deberá ser drenada hacia afuera para impedir su inundación por aguas superficiales o a la acumulación de agua de escorrentía superficial en sus alrededores.

5. Los estanques y sus áreas de ubicación deberán ser accesibles por vía carretera de ancho no menor de 6 metro.

6. Los estanques para almacenamiento de aguas se construirán de concreto armado a nivel subterráneo o a nivel de tierra o metálico el cual puede ser elevado depende de las características que redes de requiera por el proyectista, su condición topográfica y el volumen a almacenar.

7. Los estanques deberán dividirse en dos o más celdas de manera que permitir la limpieza cada una de ella separadamente, sin interrumpir el servicio de agua.

8. La tubería de rebose y de limpieza del estanque no deberá conectarse a la cloaca de aguas servidas. esta tubería podrá descargar sobre la superficie terreno o a una tanquilla abierta ubicada a 15 centímetro por encima de la superficie del terreno.

9. Los extremos en la tubería de rebose y limpieza deberán protegerse una rejilla o tela metálica de dice de 16 a 18 hilos por pulgada como mínimo que impide la entrada de animales roedores, pájaros, insectos al interior del estanque.

10. Los estanques de almacenamiento deberán estar cubierto con tapa o con cubierta adecuada, que impide la contaminación del agua almacenada.

11. Cada celda de un estanque deberá tomando dotarse de una boca de visita, accesible desde el exterior para labores de inspección, reparación, manteniendo y desinfección.

12. Cada celda del estanque deberá dotarse de un sistema de ventilación protegido contra entrada directa de pájaro insectos u otros materiales contaminantes.

13. Cuando la profundidad el tanque sea mayor de 1.20 Mts se proveerán de escaleras permanente que permita acceso interior.

14. Los estanques almacenamiento de agua potable de gran capacidad se requieran de guarde tanque de forma permanente y deberán dotarse de caseta para alojamiento del guarda, dotada de agua potable y disposición de aguas servida.

15. Las vías de acceso y el terreno donde se ubiquen el tanque deberá ser dotados de iluminación exterior.

16. La capacidad de almacenamiento será la siguiente.

• A. Para estanques compensadores del consumo el 40% del gasto diario total de la zona estudiar.
• B. Para estanque compensador del gasto de bombeo cuando se bombea desde un estanque o desde la correspondiente red o a red o estanque será el 25% el gato del diario total que se proyecte bombear.
• C. Para estanques compensadores del gasto de rebombeo, cuando se rebombes desde un estanque o desde la red a otra red o a otro estanque el 12.5% el gato diario total de su proyecto bombear.

17. Los estanques almacenamiento de agua potable deberá inspeccionar mensualmente para comprar su adecuado funcionamiento y operación, por lo menos una vez al año deberá proceder a su limpieza y desinfección.

Características de un buen abastecimiento de agua

“Según Solsona y Fuertes (2003), un buen servicio de abastecimiento de agua potable debe cumplir con “los requisitos de las siete C”, las cuales son:

1. Calidad: el agua debe estar libre de elementos que la contaminen, a fin de evitar que se convierta en un vehículo de transmisión de enfermedades como gastroenteritis, fiebre tifoidea, cólera, entre otras.
2. Cobertura: garantizar que el agua les llegue a todas las personas sin restricciones, es decir, que nadie debe quedar excluido de tener acceso al agua de buena calidad.
3. Cantidad: tener acceso a la cantidad suficiente de agua para uso personal, para el hogar y otros usos que demanden sus necesidades.
4. Continuidad: el servicio de agua debe llegar en forma continua y permanente, pues el suministro por horas puede generar problemas de contaminación en las redes de distribución.
5. Condición: se refiere a las instalaciones que llevan el agua a los sitios de consumo y donde se mantiene almacenada. Tiene que ver con la situación de seguridad ante riesgo de contaminación, el estado de limpieza de las instalaciones, sobre todo de los tanques y depósitos, y el estado físico general, incluidas las fugas, roturas, pérdidas, etc.
6. Costo: significa que, además del valor natural, el agua segura tiene un costo que debe ser cubierto por los usuarios para cubrir el valor de los insumos necesarios para purificarla, el valor de las instalaciones, su mantenimiento y reparación. Debe ser razonable para cubrir los costos de tratamiento y también para que los usuarios lo puedan pagar.
7. Cultura hídrica o cultura del agua: las personas, al reconocer el valor del agua y su relación con la salud, deben hacer un uso racional de ella, preservándola adecuadamente para evitar su contaminación y tomando las medidas sanitarias para asegurar el consumo de las futuras generaciones. Quien tiene cultura hídrica reconoce el costo de producir el agua potable y está dispuesto a pagarlo”. [2]

Factores influyen en la calidad

“El agua preocupa cada vez más a la sociedad al igual que su abastecimiento. Y es que no hay que olvidar que, aunque pueda parecer que el agua es un bien abundante, lo cierto es que no lo es tanto en algunas regiones ni tiene la misma calidad que la que podemos disfrutar en los países con más desarrollados.

Según la ONU, 2.400 millones de personas no tienen garantizado el acceso al saneamiento y unos 760 millones de personas carecen de acceso al agua potable.

La calidad del agua tenemos que garantizar características químicas, físicas, biológicas y Bacteriológicas y radiológicas son los factores que determinan en la calidad del agua, además serán en los que nos tendremos que fijar para poder responder a la pregunta de cómo se determina la calidad del agua.

• Químicos

Estos factores tienen relación directa con la composición del agua. Con la presencia de más o menos oxígeno y de carbón orgánico en suspensión. Al analizar la composición del agua también se detectará el PH, factor fundamental para la calidad del agua. Si está por debajo de 7, el agua es ácida, si está por encima de 7 es básica y cuando está en 7 es neutra.

• Físicos

La calidad del agua, se tiene que valorar el agua desde el punto de vista físico desde el que se tiene en cuenta el sabor, el olor, el color, la turbidez y su conductividad. El gusto puede indicar que tiene contaminantes presentes, el color sugerir impurezas orgánicas, el olor también denota contaminantes.

• Biológicos y Bacteriológicos

Estos tipos de factores que determinan la calidad del agua se basan en analizar la composición del agua con el foco puesto en la posibilidad de encontrar elementos biológicos como las bacterias. Distintas bacterias como la Escherichia Coli, Estreptococos y Clostridios.

• Radiológicos

Hace referencia al contenido de radionúclidos o a los índices de radioactividad del agua. Estas sustancias pueden tener un origen natural, lo cual suele ser lo más habitual, o derivados de procesos tecnológicos.” [3]

Normas de calidad del agua

“Según la Organización de las naciones unidas (ONU-2014), el principal problema relacionado con la calidad del agua lo constituye la eutrofización, que es el resultado de un aumento de los niveles de nutrientes (generalmente fósforo y nitrógeno) y afecta sustancialmente a los usos del agua. Las mayores fuentes de nutrientes provienen de la escorrentía agrícola y de las aguas residuales domésticas (también fuente de contaminación microbiana), de efluentes industriales y emisiones a la atmósfera procedentes de la combustión de combustibles fósiles y de los incendios forestales.” [4]

“La calidad de cualquier masa de agua depende tanto de factores naturales como de la acción humana. Los lagos y los pantanos son especialmente susceptibles a los impactos negativos de la eutrofización debido a su complejo dinamismo, con un periodo de residencia del agua relativamente largo, y al hecho de que concentran los contaminantes procedentes de las cuencas de drenaje. Las concentraciones de nitrógeno superiores a 5 miligramos por litro de agua a menudo indican una contaminación procedente de residuos humanos o animales o provenientes de la escorrentía de fertilizantes de las zonas agrícolas.” [5]

Por contaminación se entiende generalmente una presencia de sustancias químicas o de otra naturaleza en concentraciones superiores a las condiciones naturales. Entre los contaminantes más importantes se encuentran los microbios, los nutrientes, los metales pesados, los químicos orgánicos, aceites y sedimentos; el calor también puede ser un agente contaminante, al elevar la temperatura del agua.

Estas son algunas de las principales actividades que afectan su natural funcionamiento.

1. La deforestación de una zona para uso de la actividad agrícolas y ganadera lo que genera acumulación de residuos orgánicos.
2. Construcción de vías de comunicación tanto para alrededor de la presa como en las zonas de la hoya de la represa.
3. El uso de zona turísticas lo que trae contaminación de basura.
4. Construcción de viviendas en zona de inundación en la crecida del embalse.
5. Contaminación de los cauces de los ríos por la extracción de minerales.
6. Construcción de industria con descarga en los afluentes sin ningún tipo de tratamiento.
7. Descarga de las aguas negras sin tratamiento de las ciudades a los afluentes de embalses.
8. Sobreexplotación del acuífero de una zona.

Cuando en un abastecimiento deba recurrirse al uso de cisternas, éstos serán sólo para el transporte de agua y tendrán claramente señalado y suficientemente visible la indicación para transporte de agua de consumo humano, acompañado del símbolo de un grifo blanco sobre fondo azul. En todo momento, el responsable del transporte del agua adoptará las medidas de protección oportunas para que la calidad del agua para el consumo humano no se degrade, así como aquellas medidas correctoras que en su caso señale la autoridad sanitaria. El encargado de los depósitos públicos o privados de la red de abastecimiento o la red de distribución, cisternas, y de los depósitos de instalaciones, vigilará de forma regular la situación de la estructura, elementos de cierre, llaves, canalizaciones e instalación en general, realizando de forma periódica la limpieza de los mismos, con productos que cumplan esta función y deberá tener una función de desincrustación y desinfección, seguida de un aclarado con agua.

[6] Para saber cuáles son las normas mínimas de calidad de agua producida y distribuida nos podemos dirigir a esta dirección.

Captación de agua

“En el manual realizado por CIPAF – Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico para la Pequeña Agricultura Familiar informa de forma sencilla como debe de ser la captación de aguas superficiales se realiza por medio de tomas de agua que se hacen en los ríos o embalses.

El agua proveniente de ríos está expuesta a la incorporación de materiales y microorganismos requiriendo un proceso más complejo para su tratamiento. La turbiedad, el contenido mineral y el grado de contaminación varían según la época del año.

El agua de los ríos se debe tomar las poblaciones aguas arriba de la captación y si las aguas negras de estas poblaciones están tratadas o no.

Si estamos en zonas que tiene invierno (nieve), el agua de los ríos que proviene principalmente de la fusión de la nieve caída durante esta época y de la fusión de glaciares, en su recorrido por el lecho del río va disolviendo sales, siendo importante la investigación de la presencia del carbonato de calcio que la califica como “agua dura”. [8]

Normas:

La captación de agua para suministro de una población podrá ser:

1. De un río, el cual requiere un desarenador. El tratamiento será de la calidad del agua del río.
2. Si el agua es proveniente de un embalse, se deberá tener un control de la calidad del agua del embalse y de los afluentes.
3. De las aguas salobres proveniente del mar, o aguas subterráneas.
4. Barrera azud o galería filtrante: corresponde a una estructura que se ubica interceptando el cauce, previo estudio hidrológico que justifique los caudales utilizables en el río o el arroyo, con el fin de regularizar su nivel y dar las condiciones hidráulicas para que el caudal ingrese en la obra de toma. Para aquellas captaciones que consideren una barrera frontal, el diseño de dicha barrera depende de la altura útil de ésta y del largo de la barrera.
5. Toma lateral con presa de derivación, son recomendables, por economía, en el caso de cursos de agua angostos.
6. Plataformas flotantes: esta alternativa permite ejecutar la toma cuando se presentan dificultades como existencia de grandes fluctuaciones de nivel o calidades de agua muy diferentes según el nivel, requiriéndose poder seleccionar la profundidad de captación (por ejemplo, en crecidas).
7. Embalse de agua a través de túnel de transvase.

Aducción:

La aducción, se define el acto de conducir o transportar el agua desde el origen de la captación, hasta la, planta de tratamiento, la red o bien el tanque de regulación. O también desde un punto determinado punto hasta otro, tenemos que la aducción puede ser por gravedad o bombeo, en los dos casos se debe de calcular cual es la presión máxima que va a soportar la tubería para calcular el diámetro, espesor del tubo y el material a colocar.

“Se considera tubería a presión al conducto en el cual el agua fluye bajo presión diferente a la atmosférica, funcionando permanentemente llena y siempre cerrada.

El adecuado funcionamiento de una línea de aducción se encuentra relacionado con un correcto trazado de la línea piezométrica y por la experiencia del proyectista errores conceptuales en este aspecto, que pueden llevar al fracaso a todo el sistema.

Las acciones programadas para vaciado y llenado de aducciones son frecuentes en el área de operación, para posibilitar la ejecución de servicios de mantenimiento, limpieza, interconexiones con otras líneas, instalación de piezas especiales, medidores o restricciones programadas. Estas acciones normalmente requieren de cortes o restricciones en el abastecimiento de un sector. El tiempo que se emplea en el vaciado y llenado de la línea a veces es mayor que el servicio principal a ser ejecutado. Esto puede originar que los técnicos deban vaciar y llenar lo más rápido posible las líneas, cuidando de no crear situaciones en las que el sistema trabaje a esfuerzos adicionales para los cuales no fue dimensionado”. [8]

En aducciones existen varios tipos de tubería: acero, polietileno, lock joint… Cada uno de ellas tienen ventajas y desventajas. La tubería lock joint o tubería de hormigón precomprimido tiene de una longitud variable dependiendo el diámetro desde un tubo de 2 Mts de longitud útil hasta 6.00 Mts. Está constituida por un núcleo de hormigón con una armadura activa arrollada helicoidalmente alrededor del núcleo. Este núcleo de hormigón es una tubería de concreto reforzada que permite presión pero el problema es cuando se tiene que hacer reparaciones o se quiere realizar en un futuro una salida, para cambio de dirección, desagües y ventosas. Se necesita pieza especial de acero construida para esa situación y debe de tener un tratamiento interior a través de un chorro de arena grado Sa 2 ½ y posterior pintado con resina epoxi.

Lo más importante en este tipo de tubería lock joint es que se debe respetar la profundidad que fija el fabricante, ya que dependiendo de la profundidad y la presión de trabajo tendremos el espesor de la pared del tubo y el diámetro del acero a colocar. Otra cosa importante es que, una vez colocada la tubería, se debe colocar un mortero de concreto entre los tubos para protección de las juntas. Para esta tubería hay varias normas internacionales. Normalmente esta tubería se usa para aducciones que sean por gravedad o poca presión del agua.

El polietileno es una tubería flexible y puede soportar los golpes de ariete y sobrepresiones que pueda haber. Es más fácil realizar cambiod de dirección y realizar salidas para limpieza, ventosas, colocar conexión para otras tuberías, pero depende la nación es muy costosa.

La tubería de acero es muy rígida en las uniones entre los tubos. Pueden ser soldadas o con juntas dreses o juntas mecánicas. Esta tubería puede ir enterrada o sobre soportes y permite que a través de su trayecto se perfore la tubería para abastecer una granja, sin importar que si es agua cruda o tratada. En muchos casos, el diámetro de perforación es muy grande y dependiendo la presión de conexión al tubo de acero el agua sustraída es muy grande.

“Una comunidad podemos decir que necesita un consumo de agua diario = agua para uso doméstico (7000 l/d) + Consumo huerta (32000 l/d) + Consumo animal (650 l/d) = 39.650 l/d El consumo diario de agua previsto es: 39.650 l/d, que podemos redondear a 40.000 l/d. Esto equivale a 1666 l/h, o bien a 0,46 l/s”. [8]

Aparte de la revisión periódica que se debe de hacer a las aducciones, se debe estudiar alguna alternativa para darle agua a estas comunidades controlando la salida (placa orificio) y tratarla de algún sistema económico y fácil mantenimiento.

Para cada una de las tuberías se debe calcular la presión máxima que necesitamos y verificar las normas de los fabricantes o calcular el espesor que debe tener la tubería de acero para realizar un estudio económico entre las distintas tuberías que tengamos.

La aducción, aparte de trabajar a presión, puede trabajar por gravedad para vencer un desnivel. Este tipo de sistema lo debemos prever de tanquilla rompercarga para disminuir la presión en la tubería. Esta tanquilla se debe calcular teniendo en cuenta que la cantidad de agua que llega debe salir por otra tubería que dependerá de los cálculos realizados.

“Cuando queremos pasar quebrada, la tubería de acero nos ayuda a realizarlo dependiendo la longitud y profundidad del paso podemos realizar su paso a través de soportes o realizar el paso con puente colgante, estas soluciones dependerá de cada situación, otra recomendación obligatoria es colocar un soporte de concreto como anclaje ya sea en codos, en salidas de agua, y se debe de calcular dichas dimensiones y su forma de colocación que dependerá el ángulo, de la presión, y el tipo de terreno a apoyarse. [8]

Existen varias aplicaciones en internet que ayudan a trazar un anteproyecto de una aducción, donde es posible ver las curvas de nivel del terreno, igual que el perfil longitudinal del trazado entre los dos puntos que se tiene que trazar la aducción.

Todas las tuberías, sin importar diámetro o clase de material, deben de tener puntos altos en su trayecto para colocar ventosas y en los puntos bajos colar llaves que sirvan para limpieza Este punto también sirve para descargar la tubería cuando se tenga que hacer mantenimiento.

Corrosión de tubería

Es un proceso a través del cual un material metálico se deteriora, como resultado de interactuar con el medio que lo rodea.

El hormigón armado contiene barras de acero como refuerzo, aunque no las veamos son las que les dan sustento a las estructuras. Al no estar a la vista, suelen minimizarse las graves consecuencias asociadas a su deterioro. Así, los problemas de corrosión en la industria de la construcción son mucho más frecuentes de lo que imaginamos, la agresividad a cero se manifiesta cuando el contenido de cloruro supera los 200 mg/kg o el porcentaje de sales solubles sobrepasan los 1000 mg/kg y de la ley, y va en el mismo grupo.

Aunque este tema es muy largo, lo vamos a resumir y, si quieren verlo con más detalle, pueden ir al trabajo realizado aquí.

Esta corrosión puede ser por resistencia del suelo o por bacteria corrosiva. Las formas en que se presenta la corrosión son: corrosión uniforme, corrosión picadura, corrosión galvánica, corrosión por fatiga y corrosión erosión.

La corrosión metálica en medio naturales responde a: ph, efecto del oxígeno, efecto de temperatura, otros tipos de corrosión son por velocidad, acción de sales disueltas, corrosión por acción microbiológica, corrosión en la atmósfera, corrosión en los metales enterrados y resistencia del suelo.

La protección en tuberías de acero es muy importante para su protección, sobre todo cuando las tuberías no son soldadas y tienen junta dreses. Estas piezas, si no le dan mantenimiento al cabo de unos años, presentan fugas, las cuales algunas veces es difícil localizarlas. Se sabe por qué el volumen de salida es distinto al de llegada, y para corregir esta situación habrá que colocar un encamisado soldado a la tubería de acero.

Protección en tubería

La mayoría de los recubrimientos se utilizan para aislar el metal del entorno agresivo que los rodea.

Existen recubrimientos metálicos y no-metálicos y diversas técnicas para aplicarlos, sin modificar demasiado la superficie metálica. Entre los recubrimientos no-metálicos se cuentan compuestos no metálicos y resinas epox, las pinturas, los barnices, las lacas, las resinas naturales o sintéticas y los esmaltes vitrificados. También ciertas materias grasas, ceras y aceites que son con frecuencia empleados durante el almacenamiento o transporte de materiales metálicos pueden considerarse recubrimientos, en vista de que proporcionan una protección temporal del tipo barrera.

• Protección Catódica

La protección catódica constituye sin duda una de las formas más extensamente empleadas para combatir la corrosión de estructuras metálicas enterradas en el suelo (por ejemplo, aducciones, oleoductos y gasoductos) o sumergidas en medios acuosos (por ejemplo, cascos de barcos o pilotes de puentes).

Se utilizará el sistema galvánico mediante baterías de ánodo de magnesio proyectada para una útil de anódica no menor a 10 años. La corrosión tiene probabilidad de estar en curso cuando el potencial esta entre -0.4 voltios y -0.6 voltios o aún con valores menores. Los fabricantes recomiendan el reemplazo de las varillas de magnesio una vez por año. Existen también sistemas de inhibidores de efecto combinado que, básicamente, son mezclas de inhibidores anódicos y catódicos.

• Cavitación en bombas

Si la bomba trabaja con una aspiración excesiva, la presión a la entrada de la boca de aspiración de la bomba puede disminuir hasta llegar a alcanzar la tensión de vapor del agua. Se desprenderían entonces burbujas de vapor que, una vez recuperada la presión en el rodete, producirían violentas implosiones y ocasionarían graves daños en los mecanismos.

• Golpe de ariete

“El golpe de ariete es un fenómeno propio de la conducción de agua a presión, esto ocurre cuando se rompe una tubería, se cierra bruscamente una válvula o se apaga la bomba instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido se inicia así una serie de ondulaciones pendulares hacia delante y atrás en la conducción, provocando sobrepresiones y depresiones, hasta que ésta llega al equilibrio y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresión tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubería se ha detenido, cesa el impulso que lo comprimía y, por tanto, éste tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en el sentido contrario. El fluido se desplaza en dirección contraria, pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubería”. [9]

Al reducirse la presión, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubería se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubería, si la onda no se ve disipada, para evitar esta situación es necesario tener ciertas precauciones como son:

1. Para evitar los golpes de ariete causados por el cierre de válvulas, hay que estrangular gradualmente la corriente de fluido. Cuanto más larga es la tubería, tanto más tiempo deberá durar el cierre.
2. La colocación de ventosas de aireación, preferiblemente trifuncionales estos dispositivos son para disminuir otro efecto que se producen en las redes de agua o de algún otro fluido parecido al desalojarlo del sistema mas no es propio del fenómeno del golpe de ariete.
3. Cuando hay variación brusca de la velocidad del flujo en la tubería se da en los bombeos de agua de represa, o cuando se produce una caída parcial o total de la demanda. En estos casos tratándose de volúmenes importantes de fluido que deben ser absorbidos, se utilizan en la mayoría de los casos torres piezométrica, o chimeneas de equilibrio que se conectan con la presión atmosférica, o válvulas de seguridad.
4. Otra solución es cuando la tubería es de acero se puede calcular el espesor de la tubería en ese tramo, en muchos casos el costo es muy elevado y es preferible otra alternativa.

Golpe de ariete en bombas:

Atención al comportamiento de la válvula de retención durante el encendido y apagado de las unidades. La válvula de retención no se debe abrir ni cerrar bruscamente. Si esto sucede, se puede producir un golpe de ariete o carga de presión en el sistema de distribución, lo cual podría ocasionar rupturas en la tubería matriz o en la de servicio. Cuando la bomba no está en operación, el eje de propulsión no debe girar hacia atrás. La rotación hacia atrás indica que la válvula de retención no funciona y, en algunos casos, podría hacer que el impulsor se desconecte del eje de propulsión.

Chimenea de equilibrio:

“El uso de chimeneas de equilibrio con cámara de aíre se recomienda para estaciones de bombeo. dejando el sistema tradicional de chimenea en contacto con la presión atmosférica para instalaciones por gravedad; Sin embargo, no en todos los casos la topografía es favorable para su construcción y en proyectos de poca capacidad, su costo obliga a optar soluciones imprácticas o a no proteger la conducción.” [10]

Válvula de alivio o ventosa:

“El aire llena totalmente la tubería cuando se ponen en servicio por vez primera o cuando han sido vaciados por cualquier causa. En estos casos la cantidad de aire que se debe de evacuar es muy grande y por tanto es una operación delicada sobre todo por la velocidad que puede alcanzar el agua durante la operación de llenado de la tubería. Se tiene distintos tipos de ventosas que depende del diámetro, tipo de tubería y uso.

Las ventosas son dispositivos automáticos que permiten el paso del aire desde la tubería a la atmósfera o desde la atmósfera a la tubería, según que la presión en ésta sea superior o inferior a la presión atmosférica.

Hay ventosas de doble propósito, de doble efecto o de doble orificio, llamadas trifuncionales. Se llaman así porque realizan las siguientes funciones:

1. Elimina el aire de las tuberías en el momento del llenado.
2. Purgan pequeñas cantidades de aire cuando la red está bajo presión.
3. Permiten la entrada de aire en el momento del vaciado de la red.

La ventosa anti-ariete o válvula de gran capacidad de aireación de alivio protege las instalaciones contra las sobrepresiones y los golpes de ariete. Evacua en el acto excedentes de agua al alcanzar la presión un rango determinado, amortiguando el impacto del golpe de ariete sobre la red y evitando roturas de tuberías, permiten la salida de grandes masas de aire de la tubería y posteriormente la salida de agua, realizando a continuación un cierre gradual para aminorar los efectos de la presión.

Estas válvulas se deben de colocar en los cambios de pendientes de las tuberías por que se producen alteraciones de la presión dentro de las mismas, lo que hace que pueda liberarse aire disuelto con la consiguiente formación de bolsas de aire.

Una vez que la instalación está en funcionamiento las bolsas de aire se desplazan por la tubería y se acumulan en las zonas más elevadas y a lo largo de accesorios y derivaciones.

Las bolsas de aire y el aire disuelto en el agua pueden ocasionar los siguientes problemas en las conducciones:

1. Roturas de las tuberías debido a sobrepresiones o incluso a depresiones.
2. Limitación parcial o total de la circulación del agua.
3. Pérdidas de la eficiencia del sistema y aumento de costes.
4. Cavitación en accesorios (válvulas, hidrantes y reguladores de presión).
5. Inexactitud en las mediciones de caudal y desgaste de partes móviles de contadores.

Tenemos la válvula a resorte o diafragma que salta cuando la presión supera un valor predeterminado, permitiendo la salida de un flujo de agua al exterior. El resorte debe poseer baja inercia para cerrar rápidamente cuando desciende la presión. [11]

Efectos de terremotos, tsunamis y huracanes en los servicios

La idea es dar una pequeña explicación de los efectos, las consecuencias y las medidas que se deben tomar para reducir los efectos de estos fenómenos. En internet hay bastantes trabajos publicados tanto por organizaciones internacionales y universidades como de trabajos realizado por privados.

Este trabajo se van a reducir los más importantes de cada uno de ellos como es efecto y soluciones que plantean de acuerdo a mesas de trabajo en distinta naciones como Japón, Perú y Usa, en primer lugar en pesaremos con los Huracanes que dependiendo de su categoría es el que menos daño produce a las instalaciones sanitaras, en condiciones normales, en el caso del huracán Katrina, se unieron varios circunstancias que es caso muy especial ya que se podría catalogar por sus efecto a la población a un Tsunami que el agua de mar duras unos días en retirarse y en el caso de Katrina el agua duro en la población más de 100 días con las consecuencia que esto trae para la población, en cada tema indicaremos las direcciones electrónicas que me pareció más interesante, pero las recomendaciones hacia la población son casi idéntica entre los tres fenómenos.

Daños producidos por huracanes:

Las grandes precipitaciones acompañadas de arrastres de sedimentos, que se presentan con los huracanes, pueden ser más destructivos en los sistemas de agua potable y alcantarillado que los propios vientos. (Osorio, 1997)

Los edificios, viviendas, casas de máquinas de los sistemas de agua potable y alcantarillado tendrán un comportamiento semejante a las construcciones similares de otros sectores.

Estanques elevados: Si el viento es lo suficientemente fuerte podría derribar uno o más estanques y causar, en forma secundaria, daños derivados del vaciamiento brusco del volumen de agua almacenada (que puede ser de varios miles de m³), además del daño producido por el propio derrumbe de la estructura de cañerías de conexión y en las instalaciones aledañas.

Por otra parte, si la estructura misma tiene suficiente resistencia o si los vientos no son tan fuertes, se podrían producir daños a las instalaciones anexas al estanque, como, por ejemplo, escalas de acceso, barandas de protección, o a las propias cañerías que llegan y salen del estanque. Entre los daños más probables destacan los ocasionados a:

1. Los estanques del servicio público de abastecimiento de agua potable de pueblos y ciudades – que probablemente son los de mayor volumen almacenado;
2. Los estanques de industrias, mercados, escuelas, etc. de tamaño intermedio.
3. A los de uso doméstico, cuando los hay a nivel de vivienda, que usualmente son pequeños.

En general, los daños debidos a este tipo de fenómenos, son los siguientes:

1. Daños parciales o totales en las instalaciones, puestos de mando y otras edificaciones de la empresa, tales como rotura de vidrios, techos, inundaciones, etc., debido a la fuerza de los vientos.
2. Roturas de tuberías, en pasos expuestos, tales como ríos y quebradas, debido a correntadas.
3. Roturas y desacoples de tuberías en zonas montañosas por deslizamientos de tierra y correntadas de agua.
4. Roturas y daños en las tapas de los tanques elevados y asentados sobre terreno.
5. Contaminación de agua en los tanques y tuberías.
6. Roturas de tuberías y falla de estructuras por asentamientos del terreno, debido a inundaciones.
7. Daños en sistemas de transmisión y distribución de energía eléctrica, ocasionando la interrupción en la operación de equipos, instrumentos y medios de comunicación.

En este caso tenemos la guía de la organización panamericana de la salud de emergencias y desastres en sistemas de agua potable y saneamiento.

Daños producidos por tsunamis:

Una de las preocupaciones de mayor importancia es la calidad del agua después de un tsunami, ya que la geohidrología de los acuíferos puede cambiar la capacidad de producción de los pozos a causa de un movimiento sísmico. Los acuíferos poco profundos parecen estar más afectados que los acuíferos más profundos.

Los acuíferos pueden ser contaminados por aguas negras no tratadas provenientes del alcantarillado cercano, por efluentes de tanques sépticos o materiales peligrosos que llegan al acuífero a través de las capas permeables o por una tubería de revestimiento no sellada del pozo.

Un tsunami crea una oleada de agua del océano que a veces puede sumergir grandes áreas geográficas. A medida que el agua del mar llega a tierra, los pozos de agua potable pueden quedar sumergidos y potencialmente contaminados por microorganismos (bacterias, virus, parásitos) y productos químicos que tienen un efecto negativo en la salud de los seres humanos. Las sales marinas asociadas a las inundaciones de agua salada que afectan el suministro de agua potable de la costa no constituyen un peligro inmediato para la salud. Una vez que el agua se haya retirado se tiene que comenzar a revisar cada uno de los pozos y después de que los pozos se hayan limpiado correctamente y se empiecen a llenar con agua del acuífero, se normalizará gran parte del aumento de la salinidad. Es posible que los pozos poco profundos se vean más afectados que los pozos más profundos debido a la mayor carga de agua salada en la capa superior del suelo. Si bien la recuperación de los pozos poco profundos puede ser más lenta que la de los pozos más profundos, la salinidad de los primeros disminuye con el tiempo.

Bibliografía:

• Evolución histórica del agua potable y criterios actuales
• [1] En atención a ello se hace necesario citar lo indicado Canga (2010)
• También en la publicación Huella de agua o huella hídrica ¿en qué quedamos? tenemos que la Huella de Agua que se reserva para el concepto que define la norma ISO 14046: 2014
• [2]Cómo el Gemelo Digital de GoAigua ayuda a Global Omnium.
• [3] “desarrollo de un gemelo digital”
• [4] Según Solsona y Fuertes (2003)
• [5]Decenio internacional del agua 12/10/2011: ONU
• [6] La calidad de cualquier masa de agua depende tanto de factores naturales como de la acción humana
• [7] Para saber cuáles son las NORMAS MÍNIMAS DE CALIDAD DE AGUA PRODUCIDA Y DISTRIBUIDA nos podemos dirigir a esta dirección.
• [8] En el manual realizado por CIPAF – Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico para la Pequeña Agricultura Región Andina PE AERN 291682
• [9] Golpe de ariete en una red de tuberías debido al cierre rápido de una válvula.
• [10] Uso de chimeneas de equilibrio con cámara de aire.
• [11] Miguel Ángel Monge Redondo en su publicación "El aire en las tuberías”.