Acueductos y Alcantarillados

¿Qué son los acueductos y los alcantarillados?

Los acueductos y alcantarillados son sistemas que tienen como intención el suministro de agua potable y el desagüe de aguas residuales respectivamente, garantizando ante cualquier circunstancia la protección de la salud pública, como también su funcionamiento de manera continua. En el caso de los acueductos, la necesidad de ser implementados en ciudades o centros poblados surge a partir de obtener agua de forma rápida y segura, es decir, con la misma calidad con la que fue captada. Adicionalmente este sistema de suministro permitió a grandes civilizaciones, asentarse en lugares lejanos a cuerpos de agua.

Antecedentes acueductos

La primera civilización en implementar sistemas hidráulicos en áreas altamente densificadas como consecuencias de necesidades urbanísticas y no agrícolas fueron los romanos (Ángel Ventura Villanueva, 2002). La construcción de los primeros acueductos fue realizada a partir de materiales como bronce, plomo y algunos accesorios en mármol (Rafael Pérez Carmona, 2017), sin embargo, las consecuencias del uso del plomo sobre la salud pública fueron, toxicidad en órganos reproductores, aborto natural o muerte fetal, trastornos psicológicos, anemia, disfunción renal e hipertensión (OMS, 2021). A pesar de ello, los romanos no dejaron de utilizar tal material dado que resultaba barato, fácil de manejar y quienes tenían contacto directo con él, eran los más perjudicados, pero no resultaba relevante para tal civilización, dado que quienes construían los sistemas hidráulicos eran esclavos.

¿Qué estructuras componen los acueductos?

El diseño de los acueductos y alcantarillados exige un estudio topográfico a fin de escoger el trazado más económico para obtener pendientes suaves, sin que ello implique alargar demasiado el recorrido. En el caso de los acueductos, en su construcción se requiere de estructuras y equipos que se mencionaran a continuación:

Bocatoma: Es una estructura hidráulica destinada a la captación o derivación del agua disponible en ríos. Existen varios tipos de bocatomas, pero las más son bocatomas laterales implementadas en ríos acaudalados, bocatomas de fondo ubicadas en ríos de montaña y bocatomas móviles. A pesar de que cada una de ellas es diferente, constan como mínimo de las siguientes partes:

Vertedero para fijar la sección del curso de agua, con el propósito de evitar la migración del agua en ese punto y su socavación, lo cual podría dejar la bocatoma fuera de operación.
Dispositivo para medir niveles, aguas arriba y aguas debajo de la compuerta de control.
Canal de limpieza, compuesto a partir de compuertas, para permitir el desarenamiento próximo a la bocatoma
Rejas y desarenador, para evitar el transporte de sólidos.

Línea de aducción: Es el conducto por el cual se transporta el agua captada por la bocatoma, desde la cámara de derivación hasta el desarenador. Funciona a flujo libre, solo en épocas de lluvias funciona a presión. La línea de aducción se diseña para el caudal máximo diario con diámetros y velocidades ideales para evitar la sedimentación y la abrasión.

Desarenador: Este tipo de estructuras se encuentran a continuación de las bocatomas, y su propósito es la remoción de partículas sólidas. Cuenta como mínimo con cinco zonas las cuales son:

Cámara de aquietamiento, en esta zona se reduce la velocidad que trae el agua a través de la conducción
Entrada del agua
Zona de decantación o sedimentación
Salida del agua
Zona de depósito que consiste en una tubería y un canal por el cual se evacua el material sedimentado

Línea de conducción: Componente del sistema de abastecimiento de agua a través del cual se transporta ésta desde el desarenador hasta la planta de tratamiento, al tanque de almacenamiento o directamente a la red de distribución. Existe tipos de conducción según su comportamiento hidráulico:

Canales abiertos
Conductos cerrados sin presión
Conductos cerrados a presión en los cuales el agua se impulsa por gravedad o mediante estaciones de bombeo
Conducciones mixtas

Algunos accesorios o dispositivos que hacen parte de la línea de conducción son:

Tanques para quiebre de presión: Son estructuras que cumplen la función de mitigar la turbulencia, cavitación, flujos inestables y esfuerzo de corte entre tramos de tubería.
Válvulas reguladoras de presión: Reducen automáticamente una presión alta de entrada a una presión menor estable aguas abajo, sin importar los cambios en rangos de flujo y/o la variación de presión de entrada
Válvulas o ventosas de aire: Su misión principal es evitar presiones negativas en las redes y sobre presiones generadas por la presencia de aire en las tuberías. Se recomienda usarlas en las partes altas de las conducciones, en cambios bruscos de dirección, al final de las líneas y luego de los bombeos.
Válvulas de purga: Los purgadores son válvulas que descargan aire o gases de tuberías llenas de líquido. En los radiadores, los purgadores de aire se encuentran en la parte superior del lateral.
Atraques: Todos los tipos de tubería requieren de atraques para ser fijadas al terreno que las rodea, los atraques consisten de un bloque de concreto formado con una parte de cemento, dos de arena y cinco de grava. Los atraques se deben hacer en los cambios de dirección (codos, tees, cruces), en los cambios de diámetro (reducciones), en las terminales (tapones y tapas) y en válvulas e hidrantes, en los cuales el esfuerzo se desarrolla al cerrarlos

Red matriz: Es el sistema compuesto por tuberías, accesorios, estructuras y equipos que conducen y distribuyen el agua potable desde las plantas de tratamiento o tanques de almacenamiento hasta las redes de distribución local o secundaria. Existen distintos tipos de redes, los cuales se presentan a continuación:

Tipo Ramificados
Tipo Mallado
Sistemas de gravedad
Sistemas de bombeo

Durante su diseño se requiere tener en cuenta las siguientes consideraciones, a fin de garantizar el éxito de su operación:

Las redes deben satisfacer el caudal máximo horario.
En ciudades y poblaciones grandes se debe tener en cuenta el caudal de incendios más el del consuno industrial
En poblaciones con pendientes pronunciadas, se debe diseñar con el diámetro real de la tubería.
Es indispensable sectorizar la red de la localidad para mantener las presiones de servicio en un rango tolerable.

Almacenamiento: Las funciones de los tanques reguladores o de almacenamiento en un sistema de abastecimiento de agua son:

Atender las variaciones del consumo de agua.
Mantener las presiones de servicio en la red de distribución.
Almacenamiento del vital líquido para atención de emergencias.

¿Qué estructuras hacen parte de los alcantarillados?

Por otra parte, los sistemas de alcantarillado están compuestos por:

Tramos iniciales: Reciben las aguas residuales directamente de las edificaciones, comúnmente los tramos son colectores entre dos estructuras de conexión

Tramos secundarios: reciben caudales de uno o más tramos iniciales, y su disposición va a la red principal.

Colector Principal: En muchas ocasiones recibe también el nombre de emisario principal, y se encarga de transportar las aguas residuales provenientes de los tramos secundarios hasta la planta de tratamiento de aguas residuales.

Interceptores: Es un colector diseñado y construido para la recepción de aguas residuales, con el fin de evitar el vertimiento de estas a ríos, canales o box.

Cámaras de quiebre de presión: Son estructuras que cumplen la función de mitigar la turbulencia, cavitación, flujos inestables y esfuerzo de corte entre tramos de tubería. Esta estructura debe conectar tramos de tubería con pendientes obligadas, menores a las del terreno. Existen varios tipos de cámaras de quiebre, clasificadas por distintos criterios, como por ejemplo mecanismos de disipación de energía, tamaño o forma.

Normatividad aplicable

Actualmente en Colombia, el diseño y construcción de acueductos y alcantarillados sanitarios y pluviales están regulados a través de las siguientes normas:

RAS – REGLAMENTO TÉCNICO PARA EL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO RAS.
Decreto 3039 de 2010
Decreto 1575 de 2007
Resolución 0330 – Por la cual se adopta el reglamento técnico para el sector agua y saneamiento básico RAS y se toman otras disposiciones
Resolución 2115 de 2007
Resolución 0631 de 2015
Resolución 3956 de 2009
NTC 1500 Código Colombiano de Fontanería

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