1.6: Sistemas y Operaciones de Distribución de Agua
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El agua potable proviene de una variedad de fuentes diferentes. A medida que el agua se abre paso por el ciclo hidrológico, vuelve a aterrizar en forma de precipitación (lluvia, aguanieve, nieve, etc.). Parte de ella es capturada en lagos y ríos, mientras que otra se perfila en la superficie terrestre y se convierte en agua subterránea. El agua subterránea se puede bombear de nuevo a través de pozos de agua subterránea y el agua superficial se puede tratar y entregar a los clientes Para que el agua continúe saliendo del grifo cuando es encendida por los clientes, requiere una red de tuberías, bombas, almacenamiento y otros componentes que conforman un sistema de distribución. El sistema de distribución de agua es el foco de este capítulo. Identificaremos cómo el agua entra, viaja y sale de un sistema de distribución. Algunos de los puntos focales de discusión son almacenamiento, tuberías, bombas y diversos accesorios. Appurtenance es un término general utilizado para describir cosas como válvulas, bocas de incendio, medidores, entre otras cosas. Existen varios nombres que hacen referencia a una empresa que distribuye agua a los clientes. Algunos ejemplos incluyen, minorista de agua, servicios públicos de agua, distrito de agua, agencia de agua, proveedor de agua y proveedor de agua. Estos términos pueden ser utilizados a lo largo de este texto con el entendimiento de que prácticamente todos significan lo mismo.
Fuentes de Abastecimiento
Agua 032 Abastecimiento de Agua es un curso semestral completo que cubre los detalles de las fuentes de suministro de agua. Para este curso, tocaremos algunos de los aspectos generales del suministro de agua. Como se menciona en la introducción a este capítulo, la mayoría de los suministros de agua provienen de fuentes de agua superficial o fuentes de agua subterránea. Toda el agua superficial debe pasar por tratamiento antes de que pueda ser utilizada para fines domésticos. Un proveedor de agua que opere un sistema de distribución debe operar su propia planta de tratamiento de agua potable o comprar agua de una planta de tratamiento de agua potable si tiene la intención de utilizar el agua superficial como fuente de suministro. Veamos un par de ejemplos locales del sur de California. El Departamento de Agua y Energía de Los Ángeles (LADWP) es uno de los mayores proveedores de agua del país. Son un ejemplo de una empresa de servicios públicos que posee y opera una planta de tratamiento de agua potable, así como distribuye agua a sus clientes. En contraste, el Distrito Municipal de Aguas Las Vírgenes compra toda su agua a un mayorista de agua. Este mayorista es el Distrito Metropolitano del Agua (MWD) del sur de California. MWD posee y opera plantas de tratamiento de agua potable, pero se le conoce como mayorista porque no atienden directamente a los clientes domésticos. Venden agua a proveedores de agua que luego venden directamente al cliente usuario final. El agua superficial se transporta a través de tuberías, acueductos y canales a las plantas de tratamiento para su procesamiento antes de ser entregadas a los clientes.
La otra fuente primaria de suministro de agua potable proviene de acuíferos subterráneos. Un acuífero es una capa subterránea de roca permeable que contiene agua o materiales no consolidados de los que se puede extraer el agua subterránea. El agua subterránea se extrae utilizando pozos. Los pozos también pueden ser propiedad y ser operados por un proveedor de agua o pueden ser propiedad y ser operados por un mayorista que vende el agua a un proveedor.
Sistemas de Distribución
Una vez que la fuente lleva el agua al proveedor de agua, debe abrirse paso a través de una red de tuberías, instalaciones y diversos accesorios para que el agua llegue al cliente. A continuación se muestra un desglose de los componentes primarios de cada uno de estos.
Tuberías
- Red de transmisión
- Red de Distribución
- Laterales de Servicio
Instalaciones
- Estructuras de Almacenamiento
- Estaciones de Bombeo
- Estaciones reductoras de presión
Appurtenances
- Válvulas
- Articulaciones angulares
- Hidrantes
- Medidores
Esta lista no es de ninguna manera exhaustiva, pero proporciona una visión general básica de un sistema de distribución.
Tuberías
Las tuberías son arterias y venas de un sistema de distribución de agua. Están en una variedad de longitudes y tamaños y entregan agua en una amplia gama de áreas. Se les conoce comúnmente como transmisión, distribución y tuberías de servicio.
Red de transmisión
Como el agua se lleva de una planta de tratamiento de aguas superficiales a un proveedor de agua, o como el agua se bombea desde el suelo, se debe conectar a las tuberías para comenzar el proceso de distribución. Muchas veces una planta de tratamiento de agua superficial y a veces pozos de agua potable se encuentran fuera del área donde se atiende a los clientes. Si este es el caso, entonces las redes de transmisión juegan un papel importante en llevar agua al sistema de distribución. Las tuberías de transmisión son tuberías de gran diámetro, que recorren largas distancias transportando grandes volúmenes de agua. Algunas redes de transmisión pueden exceder diámetros de 10 pies (120 pulgadas) o más. No todos los proveedores de agua tienen redes de transmisión de este tamaño y algunos pueden no viajar largas distancias. Los proveedores de agua más pequeños pueden tener una red de transmisión de alrededor de 24 pulgadas de diámetro y solo viajar una milla o menos. Por lo general, no hay conexiones de servicio a los clientes fuera de la red de transmisión a menos que sean de menor tamaño y estén ubicados dentro de un sistema de distribución.
Las tuberías de transmisión son comúnmente de acero soldado y tubería de hierro dúctil.
Red de Distribución
A medida que el agua entra en un sistema de distribución, los tamaños de las tuberías se vuelven más pequeños. La red de distribución generalmente varía en tamaño desde 6 pulgadas hasta 24 pulgadas de diámetro. Esto no quiere decir que nunca haya redes de distribución mayores a 24 pulgadas de diámetro, es meramente una descripción general. A diferencia de la red de transmisión, las redes de distribución tienen servicios al cliente conectados a ellas Hay tres estructuras de red comunes en las que se disponen las redes de distribución: arterial, rejilla y árbol. La red de “árboles” suele ser la menos deseable ya que resultan en múltiples callejones sin salida. Un callejón sin salida es una tubería, que termina sin ninguna conexión al final de la misma. Por ejemplo, la mayoría de los callejones sin salida son callejones sin salida. Una red de red suele ser la más deseable porque todas las tuberías dentro de la red están interconectadas. Las redes de distribución son más comúnmente tuberías de hierro dúctil. Sin embargo, también se usa ampliamente el cloruro de polivinilo (PVC). La tubería de asbesto y cemento a menudo se encuentra en sistemas de agua más antiguos y normalmente ya no se instala. Estos diseños de red y tuberías en general serán discutidos con más detalle en Agua 040 y 041.
Laterales de Servicio
Para que el agua llegue a cada cliente individualmente, las tuberías deben conectarse a una tubería principal de distribución y llevarse a la paquetería del cliente. Laterales de servicio son estas pipas. Por lo general, están hechos de cobre o plástico y se conectan a una tubería de distribución y corren a la parcela del cliente, conectándose a un medidor de agua. La siguiente imagen se refiere a la “principal de distribución” como tubería principal de agua y al “lateral de servicio” como línea de servicio.
También es importante señalar en esta imagen en particular que no hay ningún medidor de agua ni válvulas que conecten las tuberías. Sin embargo, es una buena referencia para fines ilustrativos.
Instalaciones
Un proveedor de agua tiene una variedad de instalaciones para almacenar y mover agua a través del sistema de distribución. La siguiente información no es una lista completa de instalaciones pero es una visión general básica de las instalaciones comunes dentro de un sistema de distribución. Las estructuras de almacenamiento, bombas y válvulas de control de presión son comunes entre la mayoría de los sistemas de distribución de agua
Estructuras de Almacenamiento
El almacenamiento es un requisito importante para los sistemas de distribución. El almacenamiento proporciona presión y demanda de agua para las operaciones diarias, demandas diarias máximas y flujos suficientes para apagar incendios. Para que el agua fluya a través de las tuberías necesita haber presión. Si las bombas no están funcionando, entonces algo más necesita proporcionar la presión. Aquí es donde entran en juego las estructuras de almacenamiento. La próxima vez que conduzcas por los valles de Santa Clarita o San Fernando, mira hacia arriba las colinas circundantes y verás tanques esparcidos por los alrededores. Estos tanques de forma cilíndrica están por encima de los tanques de almacenamiento de agua subterránea. Los tanques de almacenamiento sobre el suelo no son el único tipo de almacenamiento de distribución, sino que son los más comunes en California. Dependiendo de la topografía del área, los tanques podrían colocarse a varias alturas en todo el sistema. Algunos podrían estar en elevaciones más bajas y otros en elevaciones más altas. Estas diferencias de elevación variables se denominan “zonas de presión”.
Estaciones de Bombeo
Una estación de bombeo se utiliza para bombear agua desde elevaciones más bajas hasta elevaciones más altas. Para que el agua llegue a estas estructuras de almacenamiento, se necesitan bombas para hacer el levantamiento. Si una comunidad fuera completamente plana, podría no haber necesidad de estaciones de bombeo. Pozos de agua subterránea posiblemente podrían proporcionar suficiente presión para elevar el agua a tanques de almacenamiento elevados. En áreas donde hay diferencias de elevación variables, se necesitan bombas para elevar el agua a las diferentes zonas de presión. Esto no quiere decir que las bombas solo estén proporcionando agua a los tanques de almacenamiento. Sin embargo, el nivel de agua en un tanque se usa comúnmente para determinar cuándo es necesario encender y apagar una bomba. Mira el ejemplo a continuación. Imagínese hogares esparcidos por la línea entre la bomba y el tanque también. Cuando el nivel en el tanque de almacenamiento baja, la bomba tendría que estar encendida para rellenar el tanque. Mientras el tanque se está llenando, los clientes podrían estar conectados a la tubería que conduce al tanque y usar parte del agua mientras llega al tanque. Una vez que el tanque esté lleno, la bomba se apagaría.
Estaciones reductoras de presión
En ocasiones, la distancia entre el tanque de almacenamiento y un cliente puede ser tan grande que la presión que recibe el cliente es demasiado alta para los sistemas de plomería normales. En este caso, se puede instalar una estación reductora de presión para reducir la presión a niveles aceptables. Los valores de presión aceptables varían de proveedor de agua a proveedor de agua, pero un rango general de 40 libras por pulgada cuadrada (psi) a 140 psi es muy común. Estas estaciones reductoras de presión son muy similares a un “regulador de presión” que podrías tener en tu casa. En términos generales, la presión máxima aceptable dentro de una vivienda es de alrededor de 80 psi. Por lo tanto, dado que los proveedores de agua pueden tener presiones de hasta 140 psi o más, es común que los clientes también tengan dispositivos de regulación de presión. Las estaciones reductoras de presión de proveedores de agua también pueden diseñarse para permitir que el agua fluya desde áreas de mayor presión a áreas de presión más bajas si las presiones en el área de presión inferior caen por debajo de un punto de ajuste previamente determinado.
Appurtenances
Appurtenance es un término genérico y comúnmente utilizado para componentes diversos en todo un sistema de distribución. Son las “juntas” y partes utilizadas para mantener unido el sistema de distribución, monitorear los flujos, permitir que fluya y para evitar que el agua fluya. En esta sección discutiremos brevemente las válvulas, las juntas angulares, las bocas de incendio y los medidores.
Válvulas
El propósito principal de una válvula es detener el flujo de agua. Estos se instalan en todos los sistemas de distribución de agua para detener el flujo de agua especialmente cuando hay una rotura en una tubería. Al igual que con las tuberías, las válvulas vienen en varios tamaños. Por ejemplo, si una tubería de agua tiene 12” de diámetro, entonces la válvula suele tener 12” de diámetro. Hay válvulas en la red de transmisión, la red de distribución y los laterales de servicio. También hay válvulas de cierre conectadas a la mayoría de los medidores de clientes. Cuando se necesita hacer una reparación o se necesita realizar alguna modificación a un sistema existente, es necesario detener el flujo de agua. Por lo tanto, las válvulas son un componente crítico para un sistema de distribución de agua. Las válvulas que conectan una tubería de distribución a un lateral de servicio se conocen comúnmente como topes de corporación (tope corp). Las válvulas ubicadas en las conexiones del medidor generalmente se denominan topes de ángulo, bordillo y medidor. A continuación se presentan un par de ejemplos de válvulas.
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Válvulas |
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Figura 6.4 |
Figura 6.5 |
Figura 6.6 |
Articulaciones angulares
Una articulación angular es muy similar a una articulación en tu cuerpo. Su uso es permitir que una tubería cambie de dirección. Si se instala una tubería en una calle y la calle gira a la derecha, la tubería también debe girar a la derecha. Si el giro es un giro de 90 grados, entonces la junta angular se denominaría codo de 90°. Hay una variedad de juntas angulares diferentes. Los más comunes están en los siguientes ángulos: 90°, 45° y 22 ½°. Si es necesario conectar tuberías que vienen de diferentes direcciones, entonces se usaría una “T” o una “cruz”. Vea los ejemplos a continuación.
Hidrantes
Las bocas de incendio son accesorios críticos en una distribución para apagar incendios y mantener los costos de seguros más bajos. Las bocas de incendio permiten que el agua fluya a grandes volúmenes con el fin de ayudar a combatir incendios. Las bocas de incendio también se utilizan para hacer fluir el agua para limpiar las alcantarillas, proporcionar agua a los camiones para el control de polvo y como un medio para “lavar” un sistema de distribución con fines de calidad del agua. El agua que se sienta en tuberías durante largos períodos de tiempo sin ser utilizada puede estancarse y decolorarse. Por lo tanto, de vez en cuando las bocas de incendio se pueden utilizar para “vaciar” un sistema. Si una boca de incendios está rota o por alguna otra razón “fuera de servicio”, es importante que se identifique como no funcionando. Por lo tanto, si los bomberos necesitan apagar un incendio no están perdiendo el tiempo conectándose a una boca de riego que no funciona.
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Hidrantes |
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Figura 6.9 — Hidrante. |
Figura 6.10 — Enjuagar una boca de incendios. |
Medidores
El último elemento que discutiremos en este texto es un medidor de agua. Los medidores son muy importantes para rastrear la cantidad de agua que entra, sale o a través de un sistema de distribución. Los medidores se colocan comúnmente en estaciones de bombeo y pozos para rastrear el agua que se bombea a un sistema de distribución. O bien, si la estación de bombeo está impulsando el agua a una zona diferente, es importante rastrear la cantidad de agua que ingresa a una zona en particular. La ubicación más común para los medidores de agua es en la conexión de atención al cliente. Especialmente en áreas donde el agua es escasa, es extremadamente importante poder rastrear la cantidad de agua que usa un cliente para cobrarle con precisión el costo del agua. Los medidores también vienen en varios tamaños y tipos dependiendo de la cantidad de flujo necesario para la conexión de servicio respectiva.
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Medidores de Agua |
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Figura 6.11 — Medidor. |
Figura 6.12 — Medidor. |
La información proporcionada en este capítulo (como ocurre con todos los capítulos de este texto) es una mirada instantánea a los sistemas de distribución. En Water 040 y 041 del programa Water Systems Technology analizarás más a fondo esta y más información de distribución de agua.
Carreras en Distribución de Agua Potable
Hay una variedad de oportunidades de carrera trabajando para un proveedor de distribución de agua y dependiendo del tamaño de la organización, puede haber múltiples niveles de cada puesto con múltiples departamentos. Una gran organización como el Departamento de Agua y Energía de Los Ángeles (LADWP) cuenta con más de 4,000 empleados. Tienen múltiples departamentos con tareas y responsabilidades muy específicas. Por ejemplo, podrían tener un equipo de lectura de contadores que solo lee medidores. Mientras que en una compañía de agua más pequeña, un lector de medidores también podría ser responsable de inspecciones de fugas en el servicio de medidores, colgar avisos de cierre para clientes que no pagan y otras funciones. En agencias aún más pequeñas, un empleado podría leer medidores algún día, arreglar una fuga al día siguiente y realizar el mantenimiento de pozos y bombas otro día. A continuación se muestra una lista de algunas de las oportunidades laborales más comunes y una breve descripción de algunas de las responsabilidades.
Lector de medidores
Responsable de la lectura de medidores de agua para facturación de clientes. Por lo general, requiere caminar de servicio en servicio, agacharse para levantar la tapa de un medidor y tomar nota de la lectura del medidor.
Representante de Servicio al Cliente
Responsable de ayudar con el envío de facturas de agua, responder llamadas de clientes, procesar pagos de clientes y crear órdenes de trabajo basadas en quejas de los clientes.
Técnico en Calidad del Agua
Responsable de la recolección de muestras de calidad del agua, lectura e interpretación de los resultados de la calidad del agua, redacción de informes y garantizar que el agua que se sirve a los clientes cumpla con las regulaciones de calidad del agua potable.
Mantenimiento de Pozos y Bombas
Realiza visitas diarias a pozos y sitios de bombeo para asegurar el correcto funcionamiento. Recopila lecturas del medidor, cambia el aceite, monitorea y mantiene los sistemas de desinfección, mantiene los sitios limpios y varias otras responsabilidades de mantenimiento.
Gerentes y Supervisores
Hay varios gerentes y supervisores de departamento tanto para el personal de campo como de oficina. Sus responsabilidades van desde organizar y asignar tareas de trabajo, crear y monitorear presupuestos, redactar informes y otras tareas específicas relacionadas con su departamento.
Esto es solo una pequeña instantánea de posibles oportunidades dentro de una empresa de distribución de agua. Hay muchas más áreas de enfoque específico como ingeniería, recursos humanos, administración, contabilidad y construcción, solo por nombrar algunas. No obstante, es una buena lista para darle a una persona alguna perspectiva sobre las operaciones de un sistema de distribución.