Acueductos

1) Obras de Captación

Es una estructura destinada a la extracción y captación de agua de agua corriente. En general las obras de captación dependen de las características de las corrientes de aguas que las abastecen, desde este punto de vista encontramos corrientes de montaña y corrientes de valles aluviales, además podemos distinguir dos tipos de corrientes superficiales sin regulación y corrientes superficiales con regulación de caudal. (Cortes, 2009)

Las obras de captación de un sistema de agua potable deben tener en cuenta los ciclos hidrológicos y los caudales de las cuencas donde se planea realizar la obra, de tal manera que no existan sobredimensionamientos o subdimensionamientos de las estructuras ejecutadas y estas realicen su funcionamiento óptimo.

Las obras de captación pueden clasificarse en la siguiente forma:

A. Captaciones laterales: Es una estructura con fines hidráulicos en concreto y acero que se utiliza para captar el agua a un costado de un río o un cuerpo de agua. .“El sitio se selecciona donde la estructura quede a una altura conveniente del fondo y, ubicada al final de las curvas, en la orilla exterior, y en lugares protegidos de la erosión o socavación”. (PCSW, 2006)

Fig 1: Captación lateral

B. Captaciones de fondo o sumergidas: Son estructuras de ingeniería que se construyen mediante equipos de perforación con el objetivo de captar el agua que se encuentra en el subsuelo. Se utilizan generalmente cuando no tenemos fuentes superficiales de agua o la cantidad de esta es muy limitada.

C. Captación por lecho filtrante: Se define como bocatoma de lecho filtrante la estructura de captación de agua para acueductos de bajo caudal, que tiene la capacidad de prefiltrar el influente antes de conducirlo a la línea de aducción del sistema. (Corcho Romero & Duque Serna,2005)

D. Estaciones de bombeo: Es una estructura en concreto en donde se instalan equipos electromecánicos con el objetivo de succionar el agua e impulsarla hacia un punto donde se haga el tratamiento o se entregue directamente al consumidor.

2) Línea de Aducción

Fig 2: Captación de fondo o sumergida

Fig 3: Captación por lecho filtrante

Fig 4: Estación de bombeo

Se define línea de aducción en un sistema de acueducto al conducto que transporta el agua de la bocatoma, desde la estructura de captación, hasta una estructura de ingeniería llamada desarenador, cuya función es eliminar las partículas sólidas como arenas. Puede ser un canal abierto o un canalcerrado (tubería).

La línea de aducción funciona con flujo a superficie libre; solo en época de alta aguas funciona a presión para esta condición de flujo se debe evaluar cuánto caudal transporta a fin de diseñar los dispositivos en el desarenador que permitan evacuar el excedente de caudal antes de entrar al proceso de desarenación.

3) Tratamiento de agua: potabilización

Fig 5: Línea de aducción

Fig 6: Proceso de potabilización

Al proceso de conversión de agua común en agua potable se le denomina potabilización. Se utiliza para hacer la conversión de aguas naturales en aguas apropiadas para el consumo humano, se construyen plantas especializadas en la realización de este proceso.

PRESEDIMENTACIÓN

Esta etapa se realiza en tanques de concreto debidamente diseñados con ingeniería (piletas) preparadas para retener los sólidos sedimentables (arenas) que por ser más pesados caen al fondo. En su interior las piletas pueden contener placas o seditubos para tener un mayor contacto con estas partículas y aumentar el rendimiento de las unidades.

Fig 7: Tanque - presedimentación

AGREGADO DE PRODUCTOS QUÍMICOS

El agregado de productos químicos (coagulantes, cal y sulfato de aluminio) se realiza para precipitar las partículas sólidas hacia el fondo de los tanques de tratamiento y desinfectar de bacterias el agua.

FLOCUACIÓN

Aquí se produce la mezcla entre el producto químico y las partículas sólidas que trae el agua. Por efecto de la Cal y el Sulfato de Aluminio las partículas se aglomeran formando coágulos (partículas de mayor tamaño) que se sedimentan con mayor facilidad.

Fig 8: Tanque - agregado productos químicos

Fig 9: Tanque Floculación

SEDIMENTACIÓN

La sedimentación es un proceso de la planta de tratamiento donde las partículas provenientes del proceso anterior (floculación) se precipitan al fondo de la estructura de concreto y acero, formando así lodos que se deben limpiar de acuerdo con la velocidad de acumulación.

Fig 10: Tanques de sedimentación

FILTRACIÓN

Un filtro es el último proceso de la planta de tratamiento en donde se eliminan todas aquellas partículas que no lograron eliminarse en los procesos anteriores (desarenación, floculación y sedimentación) está compuesto por diferentes tamaños de: arena, grava y piedra.

Fig 11: Tanque de Filtros

DESINFECCIÓN

Una vez que el agua fue filtrada, pasa a la reserva (tanque), donde se desinfecta según distintos métodos. El más usado es el agregado de gas cloro. El cloro tiene la característica química de ser un oxidante, libera oxígeno matando los agentes patógenos, por lo general bacterias anaeróbicas.

Fig 13: Desinfección por luz ultravioleta

Otros desinfectantes utilizados comúnmente son hipoclorito de sodio, hipoclorito de calcio (pastillas), ozono, luz ultravioleta, etc.

Durante todo el proceso de potabilización se realizan controles analíticos de calidad.

(Mendocinas, 2014)

4) Tanques reguladores de almacenamiento

Es una estructura para el almacenamiento de agua, se puede construir en diferentes tipos de materiales y generalmente se construyen en partes altas o en estructuras elevadas con el fin de aprovechar la energía potencial.

Fig 12: Desinfección por Cloración

Los tanques reguladores o de almacenamiento en sistemas de abastecimiento de agua tienen como funciones:• Atender las variaciones del consumo de agua, almacenando ésta en los periodos en los cuales el suministro de agua al tanque es mayor que el consumo, y, suministrar parte del caudal almacenando, en los periodos en los cuales el consumo es mayor que el suministro, para suplir así la deficiencia.• Mantener las presiones de servicio en la red de distribución.• Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de emergencia como incendios, o interrupciones por daños en bocatoma, aducción, desarenador o conducción.(EICE, 2006)

Fig 15: Tanque Manizales, Colombia

5) Redes de distribución

Según el RAS 2000 (Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico), la red de distribución de agua potable se divide en cuatro según el nivel de complejidad del sistema, así:

La red de distribución primaria o red matriz de acueducto, es el conjunto de tuberías mayores que son utilizadas para la distribución de agua potable, que conforman las mallas principales de servicio del municipio y que distribuyen el agua procedente de las líneas expresas o de la planta de tratamiento hacia las redes menores de acueducto. Las redes matrices son los elementos sobre

Fig 14: Tanque contenedor

los cuales se mantienen las presiones básicas de servicio para el funcionamiento correcto del sistema de distribución general.

Las redes de distribución secundarias y terciarias son el conjunto de tuberías destinadas al suministro en ruta del agua potable a las viviendas y demás establecimientos municipales públicos y privados.

En algunas ciudades de nivel de complejidad alto, se consideran como redes de distribución secundaria a las tuberías de diámetros comprendidos entre 75mm (3 pulgadas) y 300mm (12 pulgadas), y como redes de distribución terciarias las comprendidas entre 38mm (1.5 pulgadas) y 50mm (2.5 pulgadas), las cuales se alimentan desde las redes matrices y reparten agua en ruta.

Fig 16: Red de distribución

En los municipios de los niveles de complejidad bajo, medio, medio alto, se considera que las redes de distribución secundaria comprenden los diámetros entre 38mm (1,5 pulgadas) a 100mm (4 pulgadas); y las tuberías matrices, los diámetros de 150mm (6 pulgadas) en adelante y sobre éstas deben garantizarse las presiones mínimas para que el sistema opere adecuadamente.

Nivel de Complejidad Medidas de diámetrosAlto 75mm (3 pulgadas) - 300mm (12

pulgadas)Medio Alto 38mm (1,5 pulgadas) a 100mm (4

pulgadas)Medio 38mm (1,5 pulgadas) a 100mm (4

pulgadas)Bajo 38mm (1,5 pulgadas) a 100mm (4

pulgadas)

Tabla # 1

El dimensionamiento de la red de distribución debe justificarse con estudios económicos comparativos que permitan determinar los diámetros óptimos de cada una de las tuberías de la red, compatibles con los requisitos técnicos, las etapas de construcción y la viabilidad económico financiera del proyecto. Para todos los niveles de complejidad del sistema debe hacerse un diseño optimizado de la red de distribución. (Napuri, Torres Ruiz, Lampoglia, &Agüero Pittman, 2009)

6) Bombas o estaciones de bombeo

Las bombas son equipos mecánicos que sirven para elevar los líquidos y conducirlos de un lugar a otro, o lo que es lo mismo, comunicarles cierta cantidad de energía (carga) que les permita vencer la resistencia de las tuberías a la circulación, así como, la carga que representa la diferencia de

nivel entre el lugar de donde se toma el líquido y el lugar a donde se pretende llevar.

Fig 17: Estación de bombeo

Los líquidos circulan del lugar de mayor energía al lugar de menor energía; el suministrarle energía la bomba al líquido tiene el objeto de producir el gradiente necesario para establecer la circulación y vencer las resistencias.

Un equipo de bombeo es un transformador de energía. Recibe energía mecánica, que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc., y la convierte en energía que un fluido adquiere en forma de presión, de posición o de velocidad.

Así tendemos bombas que se utilizan para cambiar la posición de un cierto fluido. Un ejemplo lo constituye una bomba de pozo profundo, que adiciona energía para que el agua del subsuelo salga a la superficie.

Un ejemplo de bombas que adicionan energía de presión sería una, en donde las cotas de altura, así como los diámetros de tuberías y consecuentemente las velocidades fuesen iguales, en tanto la presión es incrementada para poder vencer las perdidas por fricción que se tuviesen en la conducción. (Viejo Zubicaray & Álvarez Fernández, 2004)(ingenierosambiental, 2007)