Tanque de almacenamiento

Las instalaciones de almacenamiento, conocidas como tanques, torres, cisternas o reservorios, por un lado, brindan almacenamiento para el agua tratada antes de su distribución para fines domésticos y de consumo, y por otro, equilibran las fluctuaciones en la cantidad y calidad del agua. Esto se hace almacenando agua durante los momentos en que hay poca demanda, por ejemplo por la noche, y asegurándose de que haya suficiente agua para los momentos de mayor demanda, es decir, cuando muchas personas necesitan agua al mismo tiempo. Otros usos o funciones del agua almacenada en los tanques son (BHARDWAJ and METZGAR 2001; MCWS 2004; WHO 1996b):

• complemento de otros pozos de bajo rendimiento; 
• suministro de agua para emergencias (lucha contra incendios, etc.); 
• reserva temporal de agua tratada cuando hay interrupciones puntuales del suministro de la fuente, fallas en los equipos de bombeo, etc.; 
• ayuda a mantener una presión uniforme en toda la red de suministro; 
• actúa como válvula de alivio en un sistema de distribución alimentado por bombeo; 
• permite el bombeo de agua a un caudal promedio en lugar de un caudal máximo; entre otros.

Los tanques de almacenamiento se utilizan en la mayoría de los sistemas de distribución de agua por bombeo en diversos tamaños, existiendo también pequeños tanques que forman parte de sistemas de suministro por gravedad. El tamaño de la reserva necesaria dependerá de la población que se va a atender, la confiabilidad de la fuente y el nivel de experiencia y financiamiento disponible para el mantenimiento del suministro de agua (WHO 1996b).

Siempre que sea posible, los tanques de almacenamiento deben estar por arriba de la población para que el agua fluya a través del sistema por gravedad. Cuando esto no es posible, los tanques pueden elevarse, pero esto aumenta su coste, por lo que son generalmente más pequeños. Habitualmente, se encuentran en áreas donde una fuente de agua potable no está cerca de la comunidad, el pozo de la zona es de baja capacidad o el agua subterránea es de baja calidad (MCWS 2004; WHO 1996b)

Entre los materiales de construcción de los tanques se pueden encontrar: concreto simple o reforzado, fibra de vidrio, polietileno y acero. En la actualidad, el uso de fibra de vidrio y polietileno está en crecimiento debido a que son materiales que no se oxidan y, además, son impermeables, por lo que la selección de éste quedará influenciado por el tamaño, la forma y el costo del tanque (MCWS 2004).

El tanque de almacenamiento consta de dos estructuras principales: la primera, el depósito de almacenamiento y, la segunda, la caseta (cámara) de válvulas (AGUERO 2004). Los componentes básicos de un tanque de almacenamiento son los siguientes (CARE/AVINA 2012; MCWS 2004):

• Depósito de almacenamiento: el tamaño del tanque o su volumen va a depender de la demanda promedio de agua, así como la frecuencia de suministro a la población beneficiada. Es importante saber que un sobredimensionamiento del tanque afectará la calidad del agua, ya que el cloro residual que ayuda a controlar el crecimiento bacteriano en su interior y en las tuberías de agua se disipa con el tiempo. El tiempo de almacenamiento también puede afectar el sabor y olor del agua, siendo mejor su calidad cuanto mayor sea la frecuencia de suministro de agua.
• Compuerta de acceso: suele existir con el objetivo de poder inspeccionar, limpiar y hacer mantenimiento en el interior del tanque. La tapa de la compuerta debe estar diseñada para poder cerrarla con candado, para evitar que cualquiera pueda abrirla, así como para la entrada de agua del exterior, insectos, etc.
• Tubería de ventilación de aire: esta debe terminar en una curvatura hacia abajo (ventilación de cuello de cisne) y debe estar protegida con una rejilla para evitar que contaminantes o animales entren al tanque.
• Caseta de válvulas: generalmente tiene cerradura para evitar el uso inapropiado de las válvulas de control de entrada, salida, desagüe y desvío de agua. La tubería de salida de agua se instala unos centímetros más arriba que la parte inferior del tanque para reducir la posibilidad de que los sedimentos acumulados entren al sistema de distribución posterior.
• Bomba de agua y tanque de presión: se utilizan en los tanques enterrados que requieren de estos elementos para poder extraer el agua para su distribución a la población.

La posición del tanque respecto al nivel del terreno (enterrados, semienterrados, apoyados (superficiales) o elevados) determina su diseño. Los tanques enterrados, se construyen bajo el nivel del suelo cuando el terreno es de fácil excavación y presenta una cota adecuada para el funcionamiento del sistema de distribución, siendo la mayoría de las veces de forma rectangular y teniendo como ventaja la protección del agua de las variaciones de temperatura. Los tanques semienterrados, son aquellos con parte de su estructura tanto bajo como sobre el nivel del suelo y se usan cuando el terreno no es de fácil excavación y la altura topográfica respecto al punto de alimentación es suficiente. Por otro lado, los tanques apoyados generalmente tienen planta de forma rectangular o circular y se sitúan sobre la superficie del suelo, cuando este es lo suficientemente firme y la topografía del terreno es adecuada. Por último, los tanques elevados suelen construirse en zonas planas para incrementar la presión de servicio en el sistema de distribución de agua. Estos tanques están soportados por columnas, pilotes o torres de concreto o metálicas y tener forma cilíndrica, esférica o cúbica. (AGÜERO 1997; AGUIRRE 2015; GARCÍA 2008; SAGARPA s.f.).

Para capacidades medianas y pequeñas, como es el caso de los proyectos de abastecimiento de agua potable en poblaciones rurales, resulta tradicional y económica la construcción de tanques apoyados de forma cuadrada (AGÜERO 1997).

La capacidad y la ubicación de los tanques de almacenamiento son los otros dos aspectos que AGÜERO (1997a) considera deben ser tomados en cuenta en el diseño de estos. Como se mencionó antes, para determinar la capacidad que debe tener el tanque se necesita considerar entre otros factores: las variaciones de demanda y suministro de agua, previsión de reservas en caso de interrupciones de la distribución, emergencia en casos de incendios forestales, etc. Con respecto a la ubicación, dependerá principalmente de los valores de presión en el sistema, garantizando las presiones mínimas en las viviendas más elevadas y presiones máximas en las más bajas. De esta forma, los tanques pueden ser:

• De cabecera: cuando se alimentan de la captación (por bombeo o por gravedad), se encuentran elevados o apoyados y abastecen de agua directamente a la población.
• Flotantes: cuando llegan a ser típicos regulares de presión, casi siempre son elevados y tanto la entrada como la salida del agua se hacen por el mismo tubo.

Los tanques de almacenamiento de agua potable en zonas rurales suelen ser en su mayoría de cabecera y por gravedad, estando ubicados cerca de la población a la que abastecen y a una altura mayor AGÜERO (1997). A continuación, se resumen algunos criterios que se deben tener en cuenta para el diseño y construcción de tanques de almacenamiento (BHARDWAJ & METZGAR 2001; MCWS 2004; WHO 1996b):

• La forma circular resulta más económica y ofrece una relación más eficiente de área/perímetro.
• La localización del tanque debe estar protegida del escurrimiento superficial.
• Los drenes sobre la losa de cimentación de tanque deben descargar libremente a un canal de desagüe.
• Las tuberías de entrada y salida de agua deben ser independientes, localizadas en extremos opuestos y equipadas con válvulas de compuerta.
• Debe existir una tubería de desvío de agua (paso directo) o by-pass para mantener el servicio de suministro deben estar siempre cerrados y con una compuerta de acceso con tapa sanitaria y cerradura o candado.
• Se debe evitar la entrada de luz natural para evitar el crecimiento de algas en su interior.
• Es necesario un borde libre en el tanque de 0.30 metros para colocar un tubo de ventilación terminado en curva (cuello de cisne) y protegido con una rejilla.

AGÜERO (1997) considera que todos los sistemas de abastecimiento de agua potable requieren de un tanque de almacenamiento, siempre y cuando el rendimiento admisible de la fuente de agua sea menor que el gasto máximo horario (m³/h) de la población. En caso contrario, no es necesario un tanque de almacenamiento, sino que se asegura que el diámetro de la línea de conducción sea suficiente para poder cubrir los requerimientos de consumo de agua. Esta estructura está presente en todos los sistemas de abastecimiento de agua comunal, que incluye sistema por gravedad con tratamiento, por bombeo sin tratamiento, por gravedad con tratamiento y por bombeo con tratamiento. Asimismo, se encuentra presente en el sistema de pequeñas fuentes protegidas con transporte manual.

Los tanques de almacenamiento deben limpiarse y desinfectarse habitualmente de acuerdo a los riesgos de contaminación que se presenten, ya que con el tiempo no sólo existe una pérdida de cloro residual que afecta la calidad del agua que almacenan, sino también otras posibles causas que conducen a su recontaminación, como por ejemplo: crecimiento microbiano, formación de biopelícula (capa fina y viscosa de bacterias que se adhieren a las superficies que están en contacto con el agua), acumulación de sedimentos, contacto con animales como insectos o ratas, grietas en la estructura del tanque, suciedad en las botas de los trabajadores por descuido en el proceso de rehabilitación o mantenimiento, etc. (MCWS 2014; WHO 1996a). Como regla general, el agua que proviene de tanques de almacenamiento se purifica previamente a ser distribuida para su uso como agua potable con el objetivo de garantizar su calidad a lo largo de la red de suministro. Por otro lado, la salida de agua del tanque (por ejemplo, por grifo o sistema de tuberías) debe estar diseñada apropiadamente de manera que se evite el contacto con las manos de los usuarios u otras fuentes de contaminación (WHO 1997). No se debe usar limpiadores a base de amoníaco en la limpieza debido a que este reacciona con el cloro produciendo un gas muy peligroso (MCWS 2014).

Todas las partes que complementan al tanque de almacenamiento (la estructura, tuberías u otro componente) deben inspeccionarse, limpiarse y desinfectarse con regularidad, al menos una vez al año. Estas operaciones también habrán de realizarse siempre que: se realice algún trabajo de construcción, reparación o mantenimiento en el tanque; haya inundaciones en el área de un tanque enterrado; haya ausencia de uso durante un largo período de tiempo; o se detecte presencia de bacterias en el análisis microbiológico de control (MCWS 2014; WHO 1996a).

Es importante que la tapa sanitaria del tanque tenga un borde levantado para evitar que cualquier contaminante entre al tanque cuando llueva. También, el tanque debe estar cerrado con candado para evitar que alguien use el agua del tanque para usos personales como lavarse, lo cual podría contaminar el agua. Para los tanques grandes es necesario que haya una entrada de inspección con tapa para permitir el acceso a operarios. Las tuberías de rebose y de ventilación deben estar protegidas con una rejilla de alambre para evitar el acceso de animales pequeños como ratones, murciélagos, etc. (WHO 1996b). Si por algún caso de emergencia se requiere utilizar un tanque que ha almacenado algo diferente a agua entonces se requiere, previamente, limpiarlo y desinfectarlo a fondo (GODFREY and REED 2011).

A continuación se presenta una tabla con las frecuencias y actividades que deben realizarse para el mantenimiento preventivo de un tanque de almacenamiento: