Planta de tratamiento de aguas residuales que sirvan como fuente de almacenamiento para atacar incendios en el "Parque Nacional el Avila"

Los incendios forestales representan el principal problema del Parque Nacional El Ávila. En el verano del año 1960 un incendio de 11 días acabó con 1.400 ha de bosques desde la parte baja de la ladera sur hasta la cima de la Silla. En el 2001 los incendios devastaron 384 ha de vegetación superando en gran medida el total de los años 1999 y 2000, durante el cual se quemaron 106 ha.


La invasión de gramíneas africanas en la ladera sur ha facilitado la propagación de incendios forestales, en su mayoría causados por personas inescrupulosas. En el 2002, desde enero hasta la fecha se han quemado unas 40 ha. en el parque, lo cual llevó a la Defensoría Ambiental a solicitar el cierre parcial de los puntos de acceso al parque para los visitantes.

Invasiones Humanas

- Comunidades agrícolas



Habitantes de las comunidades agrícolas que habitan dentro y alrededor del parque han venido expandiendo los límites permitidos, en zonas donde el lindero del parque no se encuentra bien demarcado. En algunos sectores, el acceso es difícil y no existe información del número de habitantes ni del tipo de cultivo que realizan.

- Indigentes

La autopista Avenida Boyacá define el límite entre el parque nacional y la ciudad de Caracas a los 1.000 m.s.n.m. El lindero se encuentra bien definido y señalizado, numerosos caminos para el ascenso de excursionistas se encuentran en esta zona. Recientemente, esta región del parque ha sido colonizada por indigentes y delincuentes quienes además de contaminar el área con desechos de todo tipo ponen en peligro la seguridad de los usuarios del parque. Estos indigentes acostumbran a hacer fogatas en los herbazales lo que en numerosas ocasiones ha terminado en incendios forestales. La reubicación de los indigentes y la captura de los maleantes no es una labor de INPARQUES, sin embargo la seguridad del parque se ve afectada por la falta de colaboración de otros organismos gubernamentales responsables de esta situación.


Principales causantes de incendios forestales.


De forma general, las causas de los incendios forestales se clasifican en seis grandes grupos:
.- Rayo
.- Negligencias
.- Causas fortuitas
.- Intencionados
.- Desconocidas
.- Reproducciones de incendios anteriores.

La zona montañosa ocupada por el Parque Nacional El Ávila se encuentra intervenida por el hombre desde mucho antes de su creación como parque. Son varias las amenazas que existen sobre su integridad biológica, sin embargo El Ávila cuenta con ciertas fortalezas que favorecen el buen mantenimiento del mismo. Entre ellas podemos reconocer el gran número de guardaparques e infraestructura de las que este parque dispone. Por otra parte, El Ávila cuenta con muchos recursos para su administración y existe un gran interés de la comunidad de Caracas para su protección. La mayor fortaleza del Ávila reside en sus usuarios y visitantes comunes, los montañistas y quienes lo disfrutan como una atracción los fines de semana. El nivel de sensibilización y educación ambiental, así como el valor que el parque tiene entre la comunidad de usuarios más directos, no tiene igual en Venezuela. Indudablemente El Ávila es el parque nacional en donde el interés de sus usuarios en la conservación es más grande. Por esta razón, el progreso de las amenazas existentes y la aparición de amenazas nuevas pueden ser reducidas.

A pesar de que El Ávila cuenta con más recursos económicos e infraestructura que ningún otro parque nacional en Venezuela, todos estos recursos se encuentran distribuidos en la zona del parque que limita con Caracas, por lo tanto se propone la creación de una planta que sirva como fuente de almacenamiento para atacar los incendios forestales que representa un gran problema al Parque Nacional el Avila. Ya que los incendios producen contaminación del aire y del agua, se pierden nutrientes y microorganismos del suelo, la vegetación se degrada y se pierde, además disminuye la flora porque desaparece el hábitat natural y con ello la fauna de la región afectada que no logra reinsertarse en otros ambientes. A esto deben sumarse, la pérdida de vidas humanas, los impactos económicos sobre viviendas e infraestructuras en general, y la disminución de la oferta turística. Algunas de la causas del incedio forestal son:

.- El abandono drástico de las actividades agrosilvopasorales que se ha producido en apenas cuarenta años debido al éxodo rural, con un incremento de la biomasa en los ecosistemas que los hace fácilmente combustibles.

.- La permanencia de la cultura del fuego (quema de rastrojos y pastos), etc.

El tratamiento de aguas residuales (o agua residual, doméstica o industrial, etc.) incorpora procesos físicos químicos y biológicos, los cuales tratan y remueven contaminantes físicos, químicos y biológicos introducidos por el uso humano cotidiano del agua. El objetivo del tratamiento es producir agua ya limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente, y un residuo sólido o fango también convenientes para los futuros propósitos o recursos. Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Esto puede ser tratado dentro del sitio en el cual es generado (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o recogido y llevado mediante una red de tuberías y eventualmente bombas a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para colectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetas a regulaciones y estándares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). Recursos industriales de aguas residuales, a menudo requieren procesos de tratamiento especializado.

Mi estrategia principal es establecer un resorvorio para el tratamiento y almacenamiento de aguas servidadas con fine de riego, en el momento que se produzca el incendio; siguiendo los basamentos necesarios. En este caso el proposito de almacenamiento es doble.

1.- Poder descargar los efluentes en el período deseado.
2.- Obtener efluentes de alta calidad.

Los proyectos de irrigación con aguas servidas deben resolver el defasaje entre la producción contínua de aguas servidas de la ciudad y la demanda discontínua del agua para la irrigación. Los reservorios de almacenamiento aguas residuales permiten una operación flexible de estos sistemas y optimizan el uso del agua, aumentan el área agrícola que puede ser irrigada, y liberan efluentes de calidad alta y confiable. Estos reservorios han sido operados en Israel por más de 30 años para el tratamiento y almacenamiento de aguas servidas durante el invierno lluvioso. Los efluentes son entonces utilizados en irrigación durante el verano seco. Hay cerca de 200 de estos reservorios en el país y sin embargo, hasta hace pocos años, los criterios para su diseño y operación como unidades de tratamiento eran empíricos.

La Planta de Tratamiento

Esta es una planta de reciclaje de aguas residuales situada en el Parque Nacional el Ávila . Los excedentes de 300.000 litros/día se utilizan para regar las 85.192 hectáreas de los cercanos parques públicos de recreo y de juegos. Las aguas residuales se recogen por el colector principal y son tratadas in situ para mejorar su calidad mediante un proceso a tres niveles, con desinfección posterior. Las aguas residuales se devuelven al colector para un tratamiento en una zona más alejada, corriente abajo.La planta tiene gran capacidad y utiliza equipamientos garantizados. Cumple las normas más estrictas.

Extracción de agua, un nuevo concepto de reutilización de efluentes

La extracción de agua es un concepto que consiste en la recogida de aguas residuales procedentes de un colector subterráneo y el posterior tratamiento de los componentes del agua, in situ, para mejorar su calidad con vistas a una utilización del agua reciclada en el área. Los sólidos se separan de las aguas residuales y se devuelven al colector para un último tratamiento en la planta central de tratamiento de aguas residuales.

La mayor ventaja de este concepto es que no requiere costosas inversiones en grandes sistemas de conducciones subterráneas necesarios para devolver el agua desde las grandes plantas de tratamiento hasta las áreas donde se requiere el agua reciclada.

Extracción de las aguas residuales, procedimiento.

El caudal de efluentes en el colector oscila entre un mínimo a las 3:00 am y un máximo a las 8:00 am. Esto significa que los efluentes deben extraerse en el momento adecuado y almacenarse paral siguiente proceso, asegurando de esta formal máximo rendimiento de la planta. Una bomba de doble salida divide en dos partes los residuos del alcantarillado y una bomba individual, que opera a distintas velocidades, extrae el fluido en la cantidad que determinal sistema de control informático.

Filtración

Las aguas residuales sin tratar se bombean hacia un tamiz rotatorio que recoge todas las partículas sólidas de más de 0,5 mm de diámetro. El tamiz, formado por una retícula de alambres de acero inoxidable que deja aperturas de 0,5 mm, y tiene una capacidad de 10 litros/segundo, recoge todos los desechos de las aguas residuales y los devuelve al colector.

Separación de partículas sólidas

Las aguas residuales pasan del tanque de reacción de calizas a un tanque de separación de sólidos, donde los sólidos en suspensión se depositan y se devuelven posteriormente al colector.

Control

Llevar a cabo controles rutinarios de las aguas recicladas para asegurar que la planta cumple los requisitos de calidad, incluidos los criterios de salubridad y de emergencia a la hora de que se necesite. Además, recoger las muestras necesarias para comprobar si se cumplen las condiciones de salubridad.

Este proyecto puede ser un ejemplo eficaz de buena práctica gracias a los logros que se pueden obtener y al hecho de que ha discurrido sutilmente dentro de los marcos y acuerdos institucionales existentes. Demostrar sus ventajas a la hora de reducir incendios forestales en nuestro parque.

El Ávila cuenta con una gran ventaja que es su cercanía a Caracas, lo cual permite que millones de personas supervisen a diario el estado del parque y su funcionamiento. Esto también se ve reflejado en la cantidad de recursos que INPARQUES ha invertido en El Ávila en relación con otros parques en el país y el hecho de que estos recursos se encuentren distribuidos solo en la región más próxima a la ciudad capital. Por otra parte, la cercanía del Ávila a Caracas le genera importantes problemas relacionados con invasión de especies exóticas, grandes incendios periódicos y la errónea inclusión desde la creación del parque, de áreas limítrofes con comunidades humanas o autopistas y sin valor alguno en términos de recursos naturales. Para mejorar algunos de los problemas del parque es necesario invertir en infraestructura y personal en las áreas del parque que no limitan con Caracas, en donde los problemas son de otra índole. A pesar del panorama, El Ávila es un buen ejemplo de participación ciudadana. Sus miles de excursionistas diarios así como los caraqueños que lo visitan por motivos de recreación representan sus principales aliados, quienes en ocasiones se desempeñan como rescatistas o bomberos voluntarios. Esta es una experiencia que debe tomarse como ejemplo a seguir en el resto de los parques nacionales.

Sedimentadores mecánicos y de gravedad. Ventajas y desventajas.

Como hemos visto, al tratar las distintas fuentes de abastecimiento, algunas aguas pueden ser naturalmente potables y otras pueden necesitar un tratamiento corrector previo a su entrega al consumo. Las aguas provenientes de fuentes subterráneas profundas, galerías filtrantes o manantiales, pueden ser entregadas directamente al consumo, siempre que sean químicamente apropiadas y si se tiene en cuenta todas las previsiones necesarias en su captación para evitar su contaminación. Es decir, esta agua es en general naturalmente potable. Solo se recomienda un tratamiento con cloro para resguardarla de cualquier contaminación accidental en la red de distribución. Cuando el agua no es naturalmente potable habrá que hacer un tratamiento corrector, como sucede con las aguas superficiales. El tratamiento corrector o potabilizador puede ser físico, químico o microbiológico.

Como sabemos e proceso potabilización tiene varias etapas, una de las cuales el la sedimentación, en donde el objetivo general es tener un conocimiento amplio sobre los sedimentadotes mecánicos y de gravedad, tomando en cuenta sus ventajas y desventajas. Inicialmente entiendo por sedimentación a aquellos fenómenos mediante los cuales los sólidos en suspensión en un fluido son separados del mismo, debido al efecto de la gravedad. Tengo la oportunidad de separar estos sólidos o partículas en las partículas granulares o discretas, que sedimentan independientemente una de las otras con una velocidad de caída constante, y que no cambian de densidad, tamaño o forma al descender en el liquido. Las partículas más o menos floculadas, que resultan de una aglomeración natural o provocada de las partículas coloidales en suspensión. Al descender en el liquido se adhieren o aglutinan entre si, cambiando de tamaño, forma y peso especificado durante la caída. Teniendo esto en cuenta según sea el tipo de partículas a separar y la concentración de las mismas en suspensión, se pueden diferenciar los siguientes modelos del proceso de sedimentación. Aplicamos las fuerza actuantes: Sobre una partícula cualquiera en movimiento en un fluido en reposo actúan las siguientes fuerzas:
1) Fuerzas de gravedad
2) Empuje
3) Fuerzas de Rozamiento.

Con respecto a las dos primeras es muy fácil comprender que se trata de la fuerza de atracción de la gravedad , que hace que la partícula descienda que hace que la partícula descienda en el fluido, la primera y la segunda es la fuerza de empuje, de acuerdo al principio de Arquímedes , es decir una fuerza de abajo hacia arriba.

En cambio con respecto as la tercera actúa siempre y cuando la partícula este en movimiento dentro del fluido, es una fuerza de abajo hacia arriba.

Existen tres tipos de sedimentadotes mecánicos, más importantes. Sedimentador tipo Lamella es un equipo que utilizando un procedimiento físico separa los sólidos del agua, en un espacio de un tercio de lo que lo hace un clarificador convencional (circular). Después de la floculación, estos sólidos decantan en las placas inclinadas y por gravedad se deslizan al fondo, para su posterior retiro con bombas. Pueden ser con fondo cónico o cilíndrico. Su construcción puede ser FVR, acero al carbón con recubrimientos epóxicos internos y externos, o bien, acero inoxidable. Luego el sedimentador circular consigue la separación de la materia sólida no disuelta en el agua, mediante la acción de la gravedad. Esta operación es muy eficaz, cuando concurren determinadas condiciones, ya que puede producir una reducción del 30% de la demanda bioquímica de oxígeno en las aguas residuales (de origen orgánico). En los estanques circulares se provoca la sedimentación de las partículas en suspensión que se anidan en el agua residual. Los sedimentadores se dotan de raspadores mecánicos de recogida y evacuación de los lodos decantados, que por gravedad se depositan en el fondo del mismo, para su posterior retiro con bombas. Y finalmente los sedimentadores o mas bien es un estanque de flotación por aire disuelto se utiliza en la separación de partículas sólidas, aceites y grasas, la separación se logra introduciendo burbujas finas de gas, normalmente aire saturado, en la fase líquida. Las burbujas se adhieren a la materia en suspensión y suben a la superficie, una vez en la superficie son removidas por un sistema mecanizado de paletas, que retiran el lodo y lo acumulan en un estanque, para su posterior retiro con bombas. Su aplicación esta orientada a industrias lácteas, alimenticias, mineras, pesqueras y salmoneras.

Dentro del proceso de potabilizacion es la floculación donde la sedimentación juega una papel importante ya que una vez floculada el agua, el problema radica en reparar los sólidos del líquido o sea las partículas coaguladas del medio en el cual están suspendidas. Esto se puede conseguir dejando sedimentar el agua, filtrándola o ejecutando ambos procesos a la vez. La sedimentación y la filtración, por lo tanto, deben considerarse como procesos complementarios. La sedimentación realiza la separación de los sólidos más densos que el agua y que tienen una velocidad de caída tal que pueden llagar al fondo del tanque sedimentador en el tiempo económicamente aceptable. La filtración en cambio separa aquellos sólidos que tienen una densidad muy cercana a la del agua, o que han sido resuspendidos por cualquier causa y que por lo tanto no quedan removidos en el proceso anterior. Como ya he dicho, cuando tratamos la sedimentación simple, es entonces cuando el fluido esta en movimiento no son aplicables y resultas por formulas simples.

Leyendo un poco el tema me pareció interesante tocar el tema de “Zona de Lodos”, que esta relacionado con la sedimentación mecánica por gravedad. Como su misma palabra lo dice, en un sector lodos que se depositan en el fondo del sedimentador de manera no uniforme. Entre el 60 y 90% queda retenido en la primera mitad. La cantidad de lodos varía con la turbiedad del agua y la cantidad de productos químicos usados para la coagulación. Por otra parte, la remoción del lodo puede hacerse en forma continua o de forma intermitente. Cuando se hace en forma continua, se usan cadenas barredoras de barros que van empujando a estos lentamente por medio de zapatos a un concentrador. Cuando se remueven en forma intermitente, hay que vaciar el decantador cada cierto tiempo para que durante el vaciado se arrastre los barros hidráulicamente. Se completa la limpieza del fondo en forma manual. Los lodos que son retirados de los sedimentadores, deben ser tratados en organismos especiales, los que pueden ser retirados por bombeo, presión hidrostática, gravitación, etc...

El dimensionamiento de los sedimentadores se hará en base a obtener una permanencia mínima de dos horas para el caudal máximo horario y en ningún caso el volumen puede ser inferior a 350 l. y su profundidad menor de 0,60 m.; cuando se trata de sedimentadores secundarios la permanencia debe ser de una hora y media para el caudal máximo. Si bien no se fija una permanencia máxima, puede imponerla cuando la naturaleza del sedimento y el tipo de cuerpo receptor lo hagan necesario.
Teniendo todo esto en cuenta puedo enumerar, cuales serian mis ventajas y desventajas, bajo mi convicción:

Ventajas:

1. Se adaptan a variedad de diseños
2. Los tiempos de remoción son regulados de tal forma que se evita la formación de procesos anaeróbicos
3. Operación altamente confiable
4. Mejor calidad del agua tratada
5. Mejor velocidad de respuesta a los cambios en la calidad del agua cruda
6. Mejor costo-beneficio
7. Eliminación de polvos en el medio ambiente laboral
8. Simplicidad de construcción y operación que no exige personal muy calificado.
9. Puede servir como un buen tratamiento intermedio
10. Poco consumo de energía
11. Fácil de incorporar en instalaciones nuevas
12. Grandes estructuras con capacidad de almacenamiento de sólidos

Desventajas:

1. Normalmente hay una gran cantidad de pérdida de carga, una diferencia de cotas importante, entre el sedimentador primario y secundario. Entonces, se requiere un diseño muy cuidadoso del perfil hidráulico.
2. Por su gran altura exigen excavaciones profundas y de gran volumen. Por lo tanto necesita un área grande
3. No se pueden usar en climas fríos con temperaturas menores a 10 °C. Temperatura a la cual el tiempo de digestión es muy grande y no es económico ni técnicamente factible.
4. Mala retención de partículas pequeñas
5. Baja carga hidráulica
   
   
   
   

Diseño de un Sistma Hidroneumático

Introducción

La red de abastecimiento de agua potable es un sistema de obras de ingeniería, concatenadas que permiten llevar hasta la vivienda de los habitantes de una ciudad, pueblo o área rural relativamente densa, el agua potable.

Origen del agua

Los sistemas de abastecimiento de agua potable se pueden clasificar por la fuente del agua, de le que se obtienen:

Agua de lluvia almacenada en aljibes
Agua proveniente de manantiales naturales, donde el agua subterránea aflora a la superficie;
Agua subterránea, captada a través de pozos o galerías filtrantes;
Agua superficial, proveniente de ríos, arroyos, embalses o lagos naturales;
Agua de mar.

Según el origen del agua, para transformarla en agua potable deberá ser sometida a tratamientos, que van desde la simple desinfección, hasta la desalinización.

Componentes del sistema de abastecimiento

El sistema de abastecimiento de agua potable más complejo, que es el que utiliza aguas superficiales, consta de cinco partes principales:
Almacenamiento de agua bruta
Captación
Tratamiento
Almacenamiento de agua tratada;
Red de distribución.

La información que se va ha suministrar es la creacion de un proyecto de un sistema de hidroneumático en particular , que no es más la distribución de agua para edificios o instalaciones. Diseñar la capacidad de un sistema hidroneumático para una edificio de 4 plantas, de 8 apartamentos por plantas tomando en cuenta que en cada apartamento viven 5 personas y que la dotación para cada persona es de 400 lts/ personas. Calculando un Qtotal de todas las personas que habitan.

Entre los diferentes sistemas de abastecimiento y distribución de agua en edificios e instalaciones, los Equipos Hidroneumáticos han demostrado ser una opción eficiente y versátil, con grandes ventajas frente a otros sistemas; este sistema evita construir tanques elevados, colocando un sistema de tanques parcialmente llenos con aire a presión. Esto hace que la red hidráulica mantenga una presión excelente, mejorando el funcionamiento de lavadoras, filtros, regaderas, llenado rápido de depósitos en excusado, operaciones de fluxómetros, riego por aspersión, entre otros; demostrando así la importancia de estos sistemas en diferentes áreas de aplicación. Así mismo evita la acumulación de sarro en tuberías por flujo a bajas velocidades. Este sistema no requiere tanques ni red hidráulica de distribución en las azoteas de los edificios (evitando problemas de humedades por fugas en la red) que dan tan mal aspecto a las fachadas y quedando este espacio libre para diferentes usos.

Los Sistemas Hidroneumáticos se basan en el principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presión, funcionando de la siguiente manera: El agua que es suministrada desde el acueducto público u otra fuente, es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a través de un sistema de bombas, será impulsada a un recipiente a presión (de dimensiones y características calculadas en función de la red), y que posee volúmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua, se comprime el aire y aumenta la presión, cuando se llega a un nivel de agua y presión determinados (Pmáx.), se produce la señal de parada de bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la red; cuando los niveles de presión bajan, a los mínimos preestablecidos (Pmín.) se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente. Como se observa la presión varía entre y Pmáx y Pmín, y las bombas prenden y apagan continuamente. El diseño del sistema debe considerar un tiempo mínimo entre los encendidos de las bombas conforme a sus especificaciones, un nivel de presión (Pmín) conforme al requerimiento de presión de instalación y un Pmáx, que sea tolerable por la instalación y proporcione una buen calidad de servicio. Verifiquemos las siguientes figura:

Usualmente los encargados de los proyectos consideran un diferencial de presión de 10 mca, lo que puede resultar exagerado, ya que en el peor de los casos la presión varía permanentemente entre 5 y 15 mca. Este hecho es el que los usuarios notan, ya que estas variaciones en la presión se traducen en fluctuaciones del caudal de agua. Además, el sistema de calentamiento de agua variará su temperatura en función del caudal. En efecto, el caudal de 15 mca es un 35% superior al que se tiene, si la presión es de 5 mca. Una instalación con sistema hidroneumático, calculado según lo anterior, consumirá un 18 % más de agua por el hecho de tener que aumentar la presión sobre el mínimo, este aumento conlleva a una pérdida de energía importante.
Mientras mayor sea el diferencial de presión y menor el tiempo entre partidas de los motores, más pequeña resulta la capacidad del estanque de presión.
Las bombas estarán funcionando entre dos puntos de operación de presión y por consiguiente de caudal, por lo que al no ser un punto único, no podrá estar permanentemente en su punto óptimo de eficiencia.
El reglamento de Instalaciones Sanitarias obliga a que la capacidad de las bombas sea un 125% del gasto máximo probable a la presión mínima requerida para el sistema, a fin de asegurar abastecer la demanda máxima al mismo tiempo que se llena el estanque de presión.

Las Bombas

Cuando se selecciona el tipo o tamaño de bomba, se debe tener en cuenta que la bomba por si sola debe ser capaz de abastecer la demanda máxima dentro de los rangos de presiones y caudales, existiendo siempre una bomba adicional para alternancia con la (o las) otra (u otras) y cubrir entre todas, por lo menos el 140% de la demanda máxima probable. Además debe trabajar por lo menos contra una carga igual a la presión máxima del tanque.
Cuando se dimensiona un tanque se debe considerar la frecuencia del número de arranques del motor en la bomba, llamados Ciclos de Bombeo. Si el tanque es demasiado pequeño, la demanda de distribución normal extraerá el agua útil del tanque rápidamente y los arranques de las bombas serán demasiado frecuentes, lo que causaría una desgaste innecesario de la bomba y un consumo excesivo de potencia.

El punto en que ocurre el número máximo de arranques, es cuando el caudal de demanda de la red alcanza el 50% de la capacidad de la bomba. En este punto el tiempo que funcionan las bombas iguala al tiempo en que están detenidas. Si la demanda es mayor del 50%, el tiempo de funcionamiento será mas largo; cuando la bomba se detenga, la demanda aumentada extraerá el agua útil del tanque más rápidamente.

La potencia de la bomba puede calcularse, de la siguiente manera:

HP = Q ( l/s) H (m) /75 * n %/100

Donde: HP: Potencia de la bomba en caballos de fuerza
Q: Capacidad de la bomba
n: Eficiencia de la bomba, Para efectos de cálculos teóricos se supone de un 60%.

Los equipos hidroneumáticos sirven para mantener la presión constante en las tuberías de aguas blancas, dentro de una casa, oficina y planta purificadora de agua. Estos aparatos permiten que el agua salga a la presión y flujo adecuado, sin importar lo retirado que estén los diferentes puntos de agua de la entrada principal del inmueble. Verifique la siguiente figura:

La Dotación

El problema de la estimación de la dotación es en fin de cuentas, el de la revisión del consumo futuro, para mejor comprensión de las estimaciones se expondrán previamente los tipos de consumo existentes en una comunidad urbana y los principales factores que lo afectan.
En una comunidad el consumo de agua de urbana puede clasificarse en los siguientes conceptos:

• Residencial o doméstico: Dependiendo de la ciudad, puede ser el consumo mayoritario, contiendo el suministro para usos higiénicos, culinarios, limpieza, el riego de jardines y prados (que en algunos lugares puede tener una singular importancia), etc., en casas particulares,. Para este uso deben tenerse en cuenta: el tamaño de la población, las condiciones socioeconómicas, el clima, la cobertura de medidores y las características del alcantarillado existente.ç

• Comercial e industrial: Incluye el suministro a instalaciones comerciales, industriales y de oficinas, y en él deberán estudiarse los consumos puntuales o concentrados de demandas, así como realizar un estimativo de los consumos futuros. Su importancia dependerá de las condiciones locales, tales como la existencia de grandes industrias o el porcentaje de industriales que se abastecen autónomamente por conducciones y recursos propios.

• Usos institucionales: Que incluyen los consumos de las instalaciones como hoteles y edificios públicos como: hospitales, cárceles, etc. así como para las escuelas que deberán analizarse según las características de concentración de población estudiantil durante el día.

• Usos públicos: Es el empleado por los servicios de aseo y limpieza de las calles, en el riego de jardines y parques públicos, fuentes, etc. Se considerará entre el 0 y el 3 % del consumo medio diario doméstico.

• Uso rural: En caso de que tenga que abastecerse a la población rural, mediante una ampliación del acueducto o directamente con un acueducto veredal, deberán considerarse el censo rural y su futuro y de acuerdo a las características de dicha población estimar el consumo.

• Pérdidas y derroches: Es el agua que se pierde en la aducción, en usos subsidiarios en el tratamiento, evaporación, debido al mal conteo en contadores y bombas, conexiones no autorizadas, fugas en depósitos y conducciones debido al estado de la red de distribución., etc. Por estos conceptos se puede llegar a "mal utilizar" de un 20 a un 40 % de la dotación bruta, dependiendo general.

Los factores que afectan al consumo “per capita” de una comunidad tienen un gran interés, ya que su evaluación aproximada permitirá prever, hasta cierto punto, los valores de este. Los más importantes son los siguientes:

1. Nivel de vida que incidirá en el uso de aparatos electrodomésticos y en una higiene y limpieza más refinadas; el consumo será mayor a mayor nivel de vida.

2. Tamaño de la población que probablemente este relacionado con el anterior añadiendo una mejor calidad en el servicio tanto de abastecimiento como de saneamiento; el consumo será mayor a mayor tamaño de población.

3. La calidad del sistema de saneamiento que al aumentar, aumentará el consumo.

4. La importancia de las zonas industriales y comerciales de la ciudad.

5. La urbanización de la ciudad en cuanto a existencia de parques mayores o menores, si la urbanización es predominantemente horizontal con jardines particulares o vertical con grandes bloques de apartamentos.

6. Condiciones climáticas puesto que el consumo será tanto mayor cuanto más cálido sea el clima, debido a los “aires acondicionados”, mayor necesidad de riegos, etc.

7. El precio del agua ya que el consumo será menor cuanto mayor sea el precio del agua.

8. La calidad del agua del abastecimiento que a mejor, hará aumentar el consumo.

9. El estado de la red de distribución que afectará a las pérdidas y derroches.

10. El control en los edificios públicos.

El modelo expuesto: (CONSUMO = POBLACIÓN * DOTACIÓN) da un valor que debe considerarse como un consumo medio a lo largo del año. Sin embargo, en la práctica este consumo no se produce de forma regular, sino que en determinados momentos conocidos como puntas, el consumo de la población será mayor y en otros, notablemente inferior al medio, puesto que las condiciones climáticas, los días y horarios de trabajo etc., tienden a causar amplias variaciones en el consumo de agua.

La dotación bruta se establece con la dotación neta mínima afectada por las variaciones climáticas y las perdidas así:

dmax = d neta /1- % perdidas

El consumo medio diario Qmd, es el caudal medio calculado para la población proyectada con sus ajustes y la dotación bruta, expresado en l/s:

Qm= (K x D) / 86400

Donde:

K= Poblacion dehabitantes

D= Dotacion lts/habi/dia

Aplicaremos la ecuacion para nuestro problema, tenomos el edificio de 4 plantas, con 8 apartamentos por piso y en cada apartamento viven 5 personas. Calculamos K

K= 8 apto x 5 personas= 40 x 4 plantas o pisos= 160

Luego:

Qm= ( 160 x 400 lts) / 86400

Qm=0.74 lts/ seg

El caudal máximo diario, Qm , se define como el consumo máximo registrado durante 24 horas en un periodo de un año y el caudal máximo , Qmax , se define como el consumo máximo registrado durante una hora en un periodo de un año, sin tener en cuenta el caudal de incendio se calculan así:

Qmax= 5- (K x Qm) /2000

Qmax= 0.0567 lts/ seg

Afortunadamente, el proyecto de un abastecimiento de agua potable es, en general, poco sensible a pequeños errores de evaluación. Lo que permite (salvo casos particulares y concretos especialmente delicados) recurrir a hipótesis simplificadoras, que conducen a modelos sencillos como el siguiente: la cantidad de agua a consumir por la comunidad es igual a la población (neta de habitantes) por un cierto consumo unitario denominado “dotación” que habitualmente se expresa en l/hab/día.

Finalmente selecionamos nuestro instrumento hidroneumático, que se va adaptar para una edificacion la cuáles no exceda de 5 pisos de altura, que existan períodos largos sin necesidad de agua y no cuenten con calderas de agua centrales, ya que en dichos equipos hay variaciones de presión que afectan las mezcladoras de agua fría / caliente. El tipo precargado (con membrana) tiene numerosas ventajas sobre los tanques tradicionales. No requieren mantenimiento, porque el agua y el aire no están en contacto. Se encuentran separados por una membrana. No necesitan un compresor o supercargador. Son higiénicos y resistentes (no tienen problemas de corrosión u oxidación).

Algo mas que podriamos saber...

Los sistemas hidráulicos utilizados en la región de Murcia a lo largo de la historia, y concretamente en época romana, han tenido un doble objetivo; en primer lugar, garantizar las necesidades básicas de conducción y abastecimiento, tanto para el riego como para su utilización en establecimientos termales. En segundo, el almacenamiento con el fin de asegurar la disponibilidad de recursos hídricos en épocas de carestía.

Sistemas de almacenamiento y captación de aguas

Uno de los tipos de estructuras de carácter hidráulico más frecuentes en la Región de Murcia son las vinculadas al almacenamiento de aguas pluviales, considerada por los antiguos de muy buena calidad y del todo saludable.
Estas cisternas tenían como principal finalidad la de servir como reserva hídrica, siendo su variedad muy grande, impidiendo realizar una catalogación general. Las hay situadas junto a los patios interiores de las casas y villas, llamadas impluvium, que recogían el agua que caía sobre el tejado de las casas. Este tipo de cisternas son frecuentes en núcleos urbanos (Carthago Nova), en villas rurales, como la descrita en la Villa de Villaricos o en otro tipo de establecimientos, como la Hospedería Romana de Baños de Fortuna, donde se conservaron dos grandes balsas
Este tipo de estructuras suele ir recubierta por un mortero hidráulico, llamado opus signinum, muy resistente y completamente impermeable, fabricado mezclando argamasa con cerámica machacada.

Distribución de la aguas

Una vez almacenada el agua había que disponer los medios necesarios para asegurar su distribución. Aunque en muchas ocasiones casas y villas no contaron con este sistema de canalizaciones, llamadas tubuli, cuando las tuberías eran de madera, piedra o cerámica, y fistulae cuando se realizaban en metal, casi siempre plomo.
Entre todas ellas las más comunes eran las de cerámica, no sólo por ser las más económicas y fáciles de reparar, sino por ser las más salubres. A este respecto el arquitecto romano Vitrubio decía: 'el agua es más sana viniendo de tubuli que de fistuale, la razón es que el plomo la vicia'.'(Vitrubio, De architectura, VII, 6,10).
Los tubuli de cerámica, de los que se han encontrado numerosos ejemplos en excavaciones urbanas en Cartagena y Mazarrón, estaban formados por dos partes, cuyo espesor estaba en torno al los tres centímetros, de gran diámetro, encajándose una sección dentro de la otra mediante un sencillo sistema de machiembrado.
Las fistuale son más escasas; destaca la tubería de plomo conservada en la gran cisterna de la Villa de Villaricos, donde desaguaba el agua recogida en el impluvium.

El valle del Guadalentín será una de las zonas más favorecidas en esta época con sistemas de regadío. En el Rincón de Almendricos se ha detectado un sistema de conducción de aguas que dirigía éstas desde un pozo al poblado y a los campos de cultivo cercanos. Evidencias de esta actividad agrícola son también hallazgos de muelas de molino y restos de herramientas para la agricultura, como dientes de hoces.A los iberos se les conoce como habitantes de los ríos. Sus santuarios están muy ligados a la existencia de los cauces de agua. Es posible que fueran ellos quienes desecaron zonas pantanosas del Segura para la creación de la huerta de Murcia, en el siglo III a. de C.Las explotaciones agrícolas cartaginesas (villae del ager cartaginensis) se expanden por toda Murcia ya en el siglo II a. de C. Los Torrejones, de Yecla, constituyen un ejemplo de esto.

El regadío y RomaOchocientos años antes de que lo hicieran los árabes, los romanos ya habían distribuido el suelo de la región por medio de la llamada Centuratio o centuración. Ésta consistía en la parcelación y distribución de las colonias romanas entre sus pobladores para ponerlas en cultivo. Los romanos efectuaron labores de saneamiento de la huerta de Murcia, desecando diversas marismas para poder asentarse en ellas.

Interpretación del sistema de abastecimiento de agua de Cartagena romana (basado en las referencias de Elena Ruiz Valderas, Alejandro Egea y M. Martínez Andreu).

La conquista romana fue la auténtica impulsora de la agricultora en la región. Los gobernantes y las legiones romanas propiciaron obras públicas con resultados muy eficaces en este terreno. La vida agrícola cobró en su tiempo una especial importancia en la región, sobre todo en la comarcas más próximas al Segura.Se han detectado regadíos de origen romano en diversas ramblas de la región, en las que existen conducciones, presas, canales y acueductos –algunos de considerable extensión– que indican una clara procedencia romana. Morales Gil1 cita varios regadíos romanos de especial relevancia: El Prado, en Jumilla utilizaba un caudal de 40 l./seg. procedente de una fuente al norte de la actual población. Este agua era conducida por un acueducto de cuatro kilómetros de longitud, distribuyéndola entre las casas a través de una red de canales. El regadío pudo estar integrado hasta por 4000 Ha. de cereales, viñedo y olivar.Entre Jumilla y Abarán, en la rambla del Moro, existía un canal de derivación de más de un km. para derivar las aguas de lluvia hasta un estanque cuyas aguas se utilizaban también para el riego. Otro sistema de aprovechamiento pluvial de origen romano estuvo enclavado en la rambla del Garruchal.Aparte de estos grandes sistemas de regadío, son numerosos los restos y testigos que han quedado en la región de la impronta romana en obras de ingeniería para el consumo y para el riego.

Relación de Cuencas - Sistema Pluvial

El espacio geográfico es sometido constantemente a transformaciones que muchas veces han provocado la ruptura del equilibrio necesario entre los diferentes componentes de un paisaje específico trayendo consigo una desproporción con empobrecimiento de elementos positivos y aumento excesivo de elementos negativos para el correcto desenvolvimiento de los procesos naturales. Si se tiene al agua como elemento primordial en dicho equilibrio, se comprenderá la razón de realizar un estudio evaluativo de un área como base muy importante para conocer los cambios innecesarios ocurridos, la tendencia de los mismos y las soluciones a tomar para erradicar los problemas

La cuenca hidrográfica se considera como una unidad geográfica y de manejo, que adquiere su identidad y estructura funcional a través del ciclo hidrológico y el estudio de su funcionamiento constituye una tarea a enfrentar con la colaboración de diversas disciplinas.

Por lo tanto el estudio de las cuencas permite mejorar la evaluación de los riesgos de inundación y la gestión de los recursos hídricos gracias a que es posible medir la entrada, acumulación y salida de sus aguas, además de planificar y gestionar su aprovechamiento analíticamente. Asimismo, se ha comprobado que las investigaciones no deben realizarse a pequeña escala (muy localizadas) debido a su ineficacia, ya que si resuelven un problema concreto local, suelen generar otros que afectan a un sector diferente del resto del área en el sistema hidrográfico.

La cuenca es un territorio separado de las superficies adyacentes por divisorias mejor o peor definidas. La cuenca pluvial, hidrogeológica o de drenaje se puede estudiar como una expresión territorial del sistema ambiental donde las precipitaciones son redistribuidas en cada uno de los componentes del ciclo hidrológico.

El carácter y comportamiento del sistema pluvial de una cuenca es siempre complejo, reflejando controles e interrelaciones de sus componentes: energía solar, gravedad, clima, litología, topografía, cubierta vegetal y de los suelos, usos del territorio, etc. El estudio sistémico de los paisajes pluviales permite centrar la atención en la relación existente entre procesos y morfología, destacando el carácter multivariante de los fenómenos geomorfológicos, así como una consideración global del paisaje físico en el que el hombre puede desempeñar una importante acción, convirtiéndose en un agente modelador más.

Recordemos que una cuenca hidrográfica es el área total que vierte sus aguas de escorrentía a un único río; que una cuenca de drenaje es la parte de la superficie terrestre que es drenada por un sistema pluvial unitario; y que su perímetro queda delimitado por la divisoria o interfluvio. Es posible identificar la línea divisoria sobre un mapa topográfico; en regiones montañosas suele coincidir con la línea de cumbres. La cuenca de drenaje es la unidad básica de investigación de la capacidad de escorrentía, demudación y densidad de drenaje.

La escorrentía es el volumen de agua que circula por una cuenca de drenaje, en otras palabras, es la altura en milímetros de agua de lluvia escurrida y extendida uniformemente. Escorrentía = precipitación –evapotranspiración. Otros autores definen la escorrentía como el agua procedente de la lluvia o de la fusión nival, que no es retenida por la vegetación (intercepción) y supera la capacidad de filtración del suelo ocupando las zonas más deprimidas del terreno, donde el agua se estanca o fluye buscando zonas aun más deprimidas


El escurrimiento pluvial urbano se rige por los procesos naturales del ciclo hidrológico: precipitación, intercepción por la parte de la vegetación y detención superficial, infiltración y almacenamiento subterráneo (pérdidas), escurrimiento superficial y encauzado. La antropización produce profundas alteraciones en el medio generando impactos significativos por la cantidad de agua (crecientes, inundaciones) como la calidad de la misma (el sistema existente). Al desarrollarse la urbanización de un área se lleva a cabo la limpieza de terrenos modificando la vegetación y la permeabilidad del suelo, se impermeabilizan grandes superficies disminuyendo la infiltración y alterando el flujo hacia los acuíferos subterráneos. Se sustituye las vías naturales de drenaje por canales y conductos impermeables. Un sistema pluvial puede presentar fallas de cualquier tipo afectando a una comunidad o a una población, Colocando algún ejemplo de la vida real sobre como funciona este proceso… nos trasladaremos a un acontecimiento:

La Plata, Buenos Aires – Argentina, día 4 de febrero del 2001 Bajo los 940 kilómetros cuadrados de superficie que posee La Plata se encuentra oculta la red pluvial, un sistema construido hace más de 50 años con la intención de hacer drenar rápidamente el agua derivada de las precipitaciones. Claro está, con el tiempo se agregaron algunas cañerías y sumideros pero se dice que hasta el momento no se ha encarado una remodelación estructural del mecanismo tendiente a paliar las inundaciones que azotaban (una y otra vez) a los 600 mil habitantes. En la misma línea expresan funcionaros y profesionales que, además, creen que demandaría “más de dos años” la puesta en práctica de un plan global de reestructuración del sistema. El problema radica en que “el programa en cuestión aún no existía y ni siquiera se habían efectuado estudios sobre el tema. Para resolver el inconveniente, se calificó a La Plata como un gran dique construido para contener el agua en las arterias. Elaborando un análisis sobre las cuencas y caños que hacen correr el líquido sobre esa área. El Ingeniero hidráulico que trabajaba en la obra calificó que el sistema pluvial era obsoleto, esto se debía es que el sistema fue pensado para una ciudad que no tenia tantas edificaciones y tanto pavimento. Esta se construyo hace 50 años atrás cuando existía, muchos baldíos y arterias de tierras que permitían otras maneras del drenaje del agua caído en las precipitaciones. El agua tiene tres maneras de drenar evaporación, filtración y por los conductos pluviales. Para el 2001 fluía solo por cañerías porque donde yacían baldíos hace 50 años existen edificaciones y el agua no podía pasar sobre los poros del terreno. Y por lo tanto el caudal culminaba en las bocas de tormentas. La red pluvial no esta solo compuesto solo de cañerías y sumideros, sino también de cuencas de tienden a evitar en desbordes de arroyos. Actualmente el sistema fue solventado, se tomaron 2 años en la reconstrucción total del mismo, para solventar el problema que azotaba los vecinos y comerciantes que eran las principales victimas por la acumulación de agua.

Está claro que el combate a las inundaciones exige una atención mucho mayor y de firme voluntad a las partes altas y media de las cuencas hidrográficas. Las reparaciones realizadas en las partes bajas no garantizan seguridad para el futuro. Lo emergente tiene su limitación y hay que atenderlo. Pero lo fundamental obliga a mirar más lejos. Nuestras cuencas hidrográficas están deterioradas. Se ha llegado al límite de resistencia por abusos que las han debilitado, como la deforestación.. Necesitamos un manejo sustentable, con buen respaldo gubernamental, de las partes que originan la riqueza fluvial propia del país.

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