Resumen del libro

Libro: Acueductos

Autor: Jose Gilberto Lopez Herrera.

GENERALIDAD.

A través del tiempo el ser humano ha luchado contra el aumento poblacional, y la necesidad de satisfacer todas las necesidades que este requiere y el abastecimiento de agua potable es algo muy importante para nuestra vida. Por eso, este libro nos da una serie de conceptos básicos los cuales son muy importantes a la hora de realizar cualquier obra de este tipo ya sea en un campo rural o en un campo urbano, así que a continuación realizare un breve resumen de los componentes mas importantes de los acueductos y alcantarillados.

CONCEPTOS BÁSICOS

COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO.

SISTEMAS PARA ACUEDUCTOS URBANOS:

• Los embalses para almacenamiento de agua cruda superficial.

Los cuales están constituidos por una presa de embalse con sus vertederos, amortiguadores de energía y sistema de drenaje. Durante la construcción de la presa, generalmente es necesario desviar las aguas que se van a represar mediante la construcción de túneles provisionales y en la superficie del área que se va a inundar, puede ser necesario eliminar su vegetación antes de su llenado. Así mismo, para la construcción del cuerpo de la presa, si esta es de tierra, será necesario explotar material arcilloso proveniente de zonas de préstamo o canteras en la vecindad de la obra. La operación del almacenamiento puede requerir de la construcción de obras de trasvase.

• Las bocatomas, que se construyen para captar el agua superficial proveniente de un embalse o directamente de un río, quebrada o lago natural.

•   Los pozos profundos o someros (drenes)  para la captación de agua subterránea, perforados.

Las fuentes de agua subterránea pueden ser subsuperficiales o subálveas y acuíferos. La explotación de las aguas subterráneas puede realizarse mediante pozos profundos, pozos excavados, manantiales o galerías de filtración.

• Las Líneas de Aducción. Son el componente a través del cual se transporta el agua cruda superficial o subterránea desde su punto de captación hasta la planta de potabilización, ya sea mediante presión o a flujo libre. Es una obra lineal que puede contener instalaciones depre-tratamiento y equipos de bombeo, y el medio de transporte se hace a través de canales a flujo libre, o tuberías, o túneles a presión o a flujo libre, o una combinación de estos.

• Los Sistemas de Potabilización.

Pueden comprender, dependiendo de las características del agua cruda que se va a tratar, de una o varias de las siguientes instalaciones encaminadas a establecer los procesos de potabilización que a continuación se enuncian: desarenación, control de sabor y olor, micro tamizado, remoción de grasas y aceites, aireación,coagulación – mezcla rápida, floculación, sedimentación, filtración rápida, filtración lenta,desinfección, almacenamiento para establecer el tiempo de contacto para la desinfección,estabilización – ablandamiento, desferrización y desmanganetización, floculación lastrada,flotación, y además debe disponer de instalaciones para laboratorio de análisis de agua, sala dedosificación, sala de instrumentación y control, almacenamiento de sustancias químicas y un área para disposición y manejo de los lodos removidos.

• Las Líneas de Conducción. Son el componente a través del cual se transporta el agua desde la planta de potabilización hasta el sistema de distribución. Es una obra lineal que puede contener equipos de bombeo, y el medio de transporte se hace mediante túneles o tuberías a presión. 

•   Los Almacenamientos de agua tratada. Los tanques de almacenamiento y compensación que alimentan las redes de distribución de un sistema de acueducto, usualmente se ubican en las áreas urbanas consolidadas o en las zonas suburbanas y pueden ser, dependiendo de la topografía de la zona urbana que va a servir, enterrados, semi enterrados o elevados.

•  Las Redes de distribución. Son el conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que siguiendo un trazado lineal a lo largo de las vías urbanas o suburbanas de una localidad, conducen el agua desde los tanques de almacenamiento o plantas de tratamiento hasta los puntos de consumo, es decir, a los predios usuarios a los cuales la suministra a través de conexiones domiciliarias. Los tanques de almacenamiento y compensación hacen parte de la operación de la red de distribución de acueducto y mantienen la presión y continuidad del servicio de acuerdo a las necesidades de la demanda y las variaciones del consumo de agua a lo largo del día. 

• Las Estaciones de bombeo. Son el componente necesarios, ya sea en la captación o en la red de distribución, para elevar el nivel de la línea piezométrica para vencer una diferencia de nivel o de altura topográfica más las pérdidas por fricción y las pérdidas menores, siempre que el aprovechamiento de la gravedad no resulte factible. Cuando se instalan para reforzar la presión en un determinado sector de la red de distribución, su diseño y disposición deben ser tales que la tubería de impulsión esté siempre conectada a un tanque de almacenamiento o compensación. No Se permite el bombeo directo a la red de distribución con la excepción única de las estaciones de bombeo o rebombeo tipo Booster que sirven para elevar la presión de la red en un determinado sector de servicio con bombas de velocidad variable. 

SISTEMAS DE ACUEDUCTO O DE ABASTECIMIENTO RURAL.

Las obras o instalaciones que generalmente componen los sistemas de acueducto rural pueden ser las mismas de los sistemas urbanos, cuando su propósito es suministrar agua potable a conglomerados rurales urbanos menores o grupos de viviendas dispuestas en núcleo o caseríos veredales de configuración urbana, con población entre 100 y 2.500 habitantes. Aquí la diferencia la caracteriza el tamaño de las obras y su baja complejidad técnica.Cuando estos sistemas no potabilizan el agua, es decir, no tienen planta de tratamiento, se dice

Que son abastos de agua para uso doméstico. Igualmente, estos abastos contienen muchos de las componentes de los sistemas urbanos mencionados en el numeral anterior, guardadas la proporciones de tamaño y complejidad técnica.En el país, un buen número de casas campesinas aisladas o viviendas rurales propiamente dichas, están conectadas a cualquiera de los dos sistemas anteriormente mencionados cuando es posible hacerlo por gravedad. Estas acometidas las instalan en tubería plástica o mediante mangueras,muchas veces de longitud considerable.

Ramas de la Ingeniería Civil

• Ingeniería Estructural:

La ingeniería estructural es una rama clásica de la ingeniería civil que se ocupa del diseño y cálculo de la parte estructural en las edificaciones y demás obras. Su finalidad es la de conseguir estructuras funcionales que resulten adecuadas desde el punto de vista de la resistencia de materiales. En un sentido práctico, la ingeniería estructural es la aplicación de la mecánica de medios continuos para el diseño de elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros (incluyendo muros de contención), presas, túneles, etc.

campos de aplicación:

•  Terraplenes
• Desmontes
• Obras de contención de terreno
• Túneles
• Zapatas
• Pilares
• Vigas
• Estribos de puentes

• Ingeniería Geotecnica:

La ingeniería geotécnica es la rama de la ingeniería civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra. Esto implica que el profesional en el área o el ingeniero geotécnico, tiene como función investigar el suelo y las rocas por debajo de la superficie determinando sus propiedades, diseñando las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, etcétera. Karl Terzaghi es considerado como el padre de la ingeniería geotécnica y la mecánica de suelos. 

Además de lo mencionado anteriormente un ingeniero geotécnico, además tiene que tener dominio y conocimiento acerca de los principios de la mecánica y de la hidráulica, mas el dominio de conceptos referentes a la geología. Por que todo esto le permite conocer las condiciones bajo las cuales determinados materiales fueron creados o depositados, y los posteriores procesos estructurales o diagenéticos que han sufrido. Los ingenieros geotécnicos como entes investigadores, indagan acerca de los riesgos que existen para el hombre, las propiedades, características, investigan el riesgo para los seres humanos, los fenómenos ambientales naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas.

• Ingeniería hidráulica:

La ingeniería hidráulica (también conocida como ingeniería de recursos de agua) es una de las ramas más antiguas de la ingeniería civil, ya que está presente desde los romanos tradicionales. Se ocupa de la proyección y ejecución de obras relacionadas con el agua, sea para su uso, como en la obtención de energía hidráulica, la irrigación, potabilización, canalización u otras, sea para la construcción de estructuras en mares, ríos, lagos, o entornos similares, incluyendo, por ejemplo, diques, represas, canales, puertos, muelles, rompeolas, entre otras construcciones. También hace referencia a las maquinas hidráulicas.

Campos de aplicación:

• Alcantarillado
• Azudes
• Canales para el transporte de agua potable o regadío
• Canales de navegación
• Canalizaciones de agua potable
• Centrales hidroeléctricas
• Depuradoras
• Diques
• Esclusas
• Muelles.
• Presas

• Infraestructura de transporte y vías:

Se entiende por Ingeniería de Transporte el conjunto de conocimientos, habilidades, destrezas, prácticas profesionales, principios y valores, necesarios para satisfacer las necesidades sociales sobre movilidad de personas y bienes. La Ingeniería de Transporte es una especialidad de la profesión de ingeniería civil, basada en la aplicación de las ciencias físicas, matemáticas, la técnica y en general el ingenio, en beneficio de la sociedad.

Hasta hace muy poco, el estudio del transporte urbano de personas se basaba principalmente en el diseño, operación y mantenimiento de vías para automóviles. Las problemáticas contemporáneas fundadas en la sostenibilidad (escasez de recursos naturales como el petróleo, el calentamiento global y la calidad de vida en las ciudades) ha hecho que esta disciplina cambie hacia una visión multidisciplinaria del transporte, donde el transporte público y el transporte en modos activos (bicicletas y peatones) ha cobrado una inmensa importancia.

Es el área de la Ingeniería Civil encargada del diseño y mantenimiento de las vías y sus estructuras. Un ingeniero especializado en Infraestructura vial y pavimentos debe tener conocimientos en las siguientes áreas:

Diseño geométrico de vías

Diseño de pavimentos (tanto rígidos como flexibles) y su optimización.

Ingeniería de materiales.

Campos de aplicación:

• Aeropuertos
• Autovías
• Carreteras
• Vías férreas
• Puertos
• Puentes
• Redes de transporte urbano

Grandes Personajes

Imhotep

Es considerado el primer arquitecto e ingeniero de la historia, ya que fue el quien inicio el concepto de pirámide con la mastaba de saqqara; y ademas cambio el ladrillo por la piedra caliza, lo cual propicio la longevidad de su construcción.

Leonardo Da Vinci

Realizo gran cantidad de experimentos tratando de entender la resistencia de las columnas, vigas, cerchas y arcos.

Galileo Galilei 

Estudio temas como la resistencia de materiales, cuyas conclusiones publico en el libro "dialogos sobre dos ciencias nuevas"

Robert Hooke

Realizo varios aportes a la ingeniería  entre los cuales se encuentra la teoría de la elasticidad conocida como la ley de Hooke, teoría de gran importancia en el diseño de las estructuras.

Jhon Smeaton 

fue la primera persona en usar el titulo de ingeniero civil realizando en Inglaterra la construcción de una estructura en concreto la cual fue muy importante para la ingeniería  Esta torre de 34 metros de altura fue realizada hacia el siglo XVIII.

Mesopotamia

Ha de resaltarse que los primeros indicios de ingeniería en mesopotamia surgen en la necesidad que el hombre tuvo para comunicarse y transportarse, prueba de ello son los primeros puentes y balsas construidos con troncos de arboles. En Mesopotamia, en el IV milenio antes de J.C., es donde aparecen, aunque de construcción rudimentaria, los primeros puentes con arcos. Al sur de mesopotamia, en el inicio de la historia escrita, el antiguo y misterioso pueblo Sumerio construyo canales, templos y ciudades amuralladas, las cuales constituyeron las primeras obras de ingeniería del mundo.

Los griegos llamaron a esta tierra Mesopotamia ¨la tierra entre los ríos . Aunque los egipcios destacaron en el arte de construir con piedra, gran parte de la ciencia, ingeniería  religión y comercio actuales provienen tanto de Irán como de Egipto. Cuando los habitantes de Mesopotamia aprendieron a irrigar sus tierras y a amurallar sus ciudades, volvieron su atención a la construcción de templos.

En Mesopotamia se inicio la tradición de que un político inaugure la construcción de un edificio publico con una palada de tierra. Los asirios fueron los primeros en emplear armas de hierro. Los asirios también inventaron la torre de asalto, que se convirtió en una pieza estándar del equilibrio militar durante los dos mil años siguientes, hasta que la invención del cañón la hizo obsoleta.

Grecia

El arte, la literatura y la filosofía son los aportes con los cuales se reconoce a Grecia antigua. Sin embargo, esta civilización también realizó contribuciones en el campo de la ingeniería civil. Aunque es común asociar Grecia antigua con los templos de grandes columnas y vigas como los que se encuentran en la Acrópolis, la roca plana que domina la ciudad de Atenas, la contribución griega más importante en la ingeniería civil se encuentra en el tema de puertos y túneles.

La región griega es altamente montañosa y cuenta con una gran cantidad de islas en el mar Mediterráneo. Para facilitar la comunicación, los griegos utilizaron el mar como medio de transporte, razón por la cual fueron los primeros grandes constructores de puertos. Un ejemplo de su alto conocimiento ingenieril fue un rompeolas de 365 metros de longitud construido para proteger el puerto de Samos.

La estructura del rompeolas es la primera construcción conocida como un puerto artificial. Y ¿Quién no ha oído hablar del Faro de Alejandría, una de las Siete Maravillas del Mundo Antiguo? El Faro de 110 metros de altura y construido aproximadamente en el año 300 a. C  es una obra debida al interés de los griegos en la navegación.

Pero el aporte más importante de los griegos a la ingeniería civil se encuentra en la construcción de un túnel de un kilómetro de longitud y de sección cuadrada de 1.7 metros, que atraviesa una colina de 275 metros. El túnel fue construido en el siglo VI para suministrar agua a la ciudad de Samos, capital de la isla del mismo nombre. La construcción estuvo a cargo del ingeniero Eupalinos y la excavación se realizó a través de piedra caliza sólida utilizando herramientas manuales; se desconocen los métodos topográficos utilizados para determinar la dirección del túnel.

El túnel de Samos se considera como la mayor obra de la ingeniería antigua. Eupalinos pasó a la historia como el primer ingeniero hidráulico de cuyo nombre se tiene registro.  

Roma

La península itálica constituye el territorio geográfico donde tuvieron asentamiento los ingenieros mas famosos de la antigüedad  latinos, etruscos y griegos, pueblos de diferentes etnias y familias lingüísticas con mano de obra barata que incluía miles de esclavos y con abundante materia prima fueron los encargados de conformar grandes aldeas en las que los caminos, acueductos, templos, vestíbulos, palacios de gobierno, baños y foros públicos permitirían el surgimiento de esta gran civilización.

el gobierno del pueblo romano era particular en cuanto dedicaba muchos de sus recursos al desarrollo de la ingeniería para la construcción de las obras publicas.

La ingeniería romana construyó una gran red de calzadas. La red de calzadas eran muy importante en el imperio romano porque los romanos tenían un imperio bastante grande. Las ciudades estaban interconectadas por calzadas que se construían cavando una zanja y re llenándola de piedras de diferentes grosores hasta nivelar el terreno, y recubriendo las últimas capas con piedras planas. Sin las red de calzadas la comunicación de los romanos hubiera sido difícil porque las red de calzadas le dio lo romanos la habilidad de comunicarse más rápido. La amplia red de calzadas era muy importante para la militar. La facilidad de movimiento con las red de calzadas en el imperio romano le daba una aventaja a los romanos cuando tenían que moverse a otros lugares.

La ingeniería romana también construyó varios puentes. Los puentes que los ingenieros romanos construyeron tienen muchas similares. Todos los puentes tenían un arco debajo y arriba el puente era plano. El puente era hecho de piedras y las calzadas no eran más de cinco metros anchos. Los ingenieros romanos fueron verdaderos maestros en la construcción, ya que eran elementos fundamentales para el acceso a ciudades, que con intención se situaban en las inmediaciones de los ríos. Los puentes que se construyeron en el imperio de los romanos eran muy importante por la defensa y también para entrar a algunas ciudades cuales estaban separada por varios ríos. Algunos de los puentes que todavía existen en día son el puente de Salamanca, el puente de Mérida y el puente de Alcántara. Algunos de los puentes que fueron construidos por ingeniero romano todavía se están usando sin reparación y algunos que se están usando lo repararon.

Machu Pichu

Fue un antiguo poblado de la cultura inca construido a mediados del siglo XVI; es considerado una gran obra de ingeniería y arquitectura, todas las construcciones conservadas son de granito color blancuzco, compuesto en 60% por feldespato, 30% de cuarzo y 10% de mica, el material procedía de las carreteras.

En tiempos incas fue trabajada la roca con barretas y otras herramientas de bronce y percutores de rocas mas duras.

Casi todos los edificios son de planta rectangular los hay de una y dos y hasta ocho puertas, normalmente en uno solo de sus lados largos del rectángulo; existen pocas construcciones de planta en arco circulares.