Una torre de agua es una estructura elevada [1] que sostiene un tanque de agua construido a una altura suficiente para presurizar un sistema de distribución de agua potable y para proporcionar almacenamiento de emergencia para protección contra incendios. [2] Las torres de agua a menudo funcionan junto con depósitos de servicio subterráneos o de superficie , que almacenan agua tratada cerca de donde se utilizará. [3] Otros tipos de torres de agua solo pueden almacenar agua cruda (no potable) para protección contra incendios o fines industriales, y no necesariamente pueden estar conectadas a un suministro público de agua.
Las torres de agua pueden suministrar agua incluso durante cortes de energía , porque dependen de la presión hidrostática producida por la elevación del agua (debido a la gravedad ) para empujar el agua hacia los sistemas de distribución de agua domésticos e industriales; sin embargo, no pueden suministrar agua durante mucho tiempo sin energía, porque normalmente se necesita una bomba para rellenar la torre. Una torre de agua también sirve como depósito para ayudar con las necesidades de agua durante las horas pico de uso. El nivel del agua en la torre generalmente cae durante las horas pico de uso del día y luego una bomba lo vuelve a llenar durante la noche. Este proceso también evita que el agua se congele en climas fríos, ya que la torre se drena y rellena constantemente. [4]
Aunque el uso de tanques elevados de almacenamiento de agua ha existido desde la antigüedad en diversas formas, el uso moderno de torres de agua para sistemas públicos de agua presurizada se desarrolló a mediados del siglo XIX, a medida que el bombeo de vapor se hizo más común y se desarrollaron mejores tuberías que podían manejar Se desarrollaron presiones más altas. En el Reino Unido, las fuentes verticales consistían en tuberías altas, expuestas y en forma de N, [ cita necesaria ] utilizadas para aliviar la presión y proporcionar una elevación fija para los motores de bombeo impulsados por vapor que tendían a producir un flujo pulsante, mientras que la distribución de agua presurizada El sistema requería presión constante. Los tubos verticales también proporcionaron una ubicación fija conveniente para medir los caudales. Los diseñadores normalmente encerraban los tubos ascendentes en mampostería decorativa o estructuras de madera. A finales del siglo XIX, las fuentes de agua crecieron hasta incluir tanques de almacenamiento para satisfacer las demandas cada vez mayores de las ciudades en crecimiento. [2]
Muchas de las primeras torres de agua ahora se consideran de importancia histórica y se han incluido en varios listados de patrimonio en todo el mundo. Algunos están convertidos en apartamentos o áticos exclusivos . [1] En determinadas zonas, como la ciudad de Nueva York en Estados Unidos, se construyen torres de agua más pequeñas para edificios individuales. En California y algunos otros estados, alguna vez se construyeron torres de agua domésticas encerradas por revestimiento ( casas de tanques ) (décadas de 1850 a 1930) para abastecer hogares individuales; Los molinos de viento bombeaban agua desde pozos excavados a mano hasta el tanque en Nueva York.
Las torres de agua se utilizaban para suministrar agua a las locomotoras de vapor en las líneas ferroviarias. [5] Las primeras locomotoras de vapor requerían paradas de agua cada 7 a 10 millas (11 a 16 km).
Se puede utilizar una variedad de materiales para construir una torre de agua típica; Los más utilizados son el acero y el hormigón armado o pretensado (también se utilizan madera, fibra de vidrio o ladrillo), incorporando un revestimiento interior para proteger el agua de los efectos del material de revestimiento. El depósito en la torre puede ser esférico , cilíndrico o elipsoide , con una altura mínima de aproximadamente 6 metros (20 pies) y un mínimo de 4 m (13 pies) de diámetro. [ cita necesaria ] Una torre de agua estándar suele tener una altura de aproximadamente 40 m (130 pies).
La presurización se produce a través de la presión hidrostática de la elevación del agua; por cada 102 milímetros (4,016 pulgadas) de elevación, produce 1 kilopascales (0,145 psi ) de presión. 30 m (98,43 pies) de elevación producen aproximadamente 300 kPa (43,511 psi), que es presión suficiente para operar y satisfacer la mayoría de los requisitos del sistema de distribución y presión de agua doméstica.
La altura de la torre proporciona la presión para el sistema de suministro de agua, pudiendo complementarse con una bomba . El volumen del depósito y el diámetro de la tubería proporcionan y mantienen el caudal. Sin embargo, depender de una bomba para proporcionar presión es costoso; Para mantenerse al día con la demanda variable, la bomba tendría que dimensionarse para satisfacer las demandas máximas. Durante los períodos de baja demanda, se utilizan bombas jockey para satisfacer estos requisitos de menor flujo de agua. La torre de agua reduce la necesidad de consumo eléctrico de las bombas cíclicas y, por tanto, la necesidad de un costoso sistema de control de bombas, ya que este sistema tendría que tener el tamaño suficiente para proporcionar la misma presión a caudales elevados.
Para combatir incendios se necesitan volúmenes y caudales muy elevados. Con una torre de agua presente, las bombas pueden dimensionarse para la demanda promedio, no para la demanda máxima; la torre de agua puede proporcionar presión de agua durante el día y las bombas rellenarán la torre de agua cuando la demanda sea menor.
El uso de redes de sensores inalámbricos para monitorear los niveles de agua dentro de la torre permite a los municipios monitorear y controlar automáticamente las bombas sin instalar ni mantener costosos cables de datos.
La imagen adyacente muestra tres enfoques arquitectónicos para incorporar estos tanques en el diseño de un edificio, uno en East 57th Street en la ciudad de Nueva York. De izquierda a derecha, una estructura de ladrillo completamente cerrada y profusamente decorada, una estructura de ladrillo simple y sin adornos que oculta la mayor parte del tanque pero deja al descubierto la parte superior del tanque, y una estructura utilitaria simple que no hace ningún esfuerzo por ocultar los tanques o incorporarlos de otra manera. en el diseño del edificio.
La tecnología data al menos del siglo XIX, y durante mucho tiempo la ciudad de Nueva York exigió que todos los edificios de más de seis pisos estuvieran equipados con una torre de agua en la azotea. [6] Dos empresas en Nueva York construyen torres de agua, ambas son empresas familiares en funcionamiento desde el siglo XIX. [6]
Los constructores originales de torres de agua eran fabricantes de barriles que ampliaron su oficio para satisfacer una necesidad moderna a medida que los edificios de la ciudad crecían en altura. Incluso hoy en día no se utiliza ningún sellador para retener el agua. Las paredes de madera de la torre de agua se mantienen unidas con cables o correas de acero, pero el agua se filtra a través de los huecos cuando se llena por primera vez. A medida que el agua satura la madera, ésta se hincha, los huecos se cierran y se vuelven impermeables. [7] Las torres de agua de la azotea almacenan de 250.000 a 50.000 litros (55.000 a 11.000 imp gal; 66.000 a 13.000 gal EE.UU.) de agua hasta que se necesita en el edificio de abajo. La porción superior de agua se retira de la parte superior para el uso diario, mientras que el agua en la parte inferior de la torre se mantiene en reserva para combatir el fuego. Cuando el agua cae por debajo de cierto nivel, un interruptor de presión, un interruptor de nivel o una válvula de flotador activarán una bomba o abrirán una línea de agua pública para rellenar la torre de agua. [7]
Los arquitectos y constructores han adoptado diversos enfoques para incorporar torres de agua en el diseño de sus edificios. En muchos grandes edificios comerciales, las torres de agua quedan completamente ocultas detrás de una extensión de la fachada del edificio. Por razones estéticas, los edificios de apartamentos a menudo encierran sus tanques en estructuras en los tejados, ya sean simples cajas sin adornos o estructuras profusamente decoradas destinadas a mejorar el atractivo visual del edificio. Muchos edificios, sin embargo, dejan sus torres de agua a la vista sobre estructuras estructurales utilitarias. [ cita necesaria ]
Las torres de agua son comunes en la India , donde el suministro de electricidad es errático en la mayoría de los lugares. [ cita necesaria ]
Si las bombas fallan (como durante un corte de energía), se perderá la presión del agua, lo que provocará posibles problemas de salud pública. Muchos estados de EE. UU. exigen que se emita un " aviso de hervir el agua " si la presión del agua cae por debajo de 20 libras por pulgada cuadrada (140 kPa). [ cita necesaria ] Este aviso supone que la presión más baja podría permitir que patógenos ingresen al sistema. [ cita necesaria ]
Algunas han sido reconvertidas para cumplir propósitos modernos, como por ejemplo, la Wieża Ciśnień ( torre de agua de Wrocław ) en Wrocław , Polonia, que hoy es un complejo de restaurantes. Otros se han convertido para uso residencial. [8]
Históricamente, los ferrocarriles que utilizaban locomotoras de vapor necesitaban un medio para reponer los ténderes de las locomotoras. Las torres de agua eran comunes a lo largo del ferrocarril. Las licitaciones generalmente se reabastecían mediante grúas de agua , que eran alimentadas por una torre de agua. [ cita necesaria ]
Algunas torres de agua también se utilizan como torres de observación, y algunos restaurantes, como la Goldbergturm en Sindelfingen , Alemania, o la segunda de las tres Torres de Kuwait , en el Estado de Kuwait . También es común utilizar torres de agua como ubicación de mecanismos de transmisión en el rango UHF con pequeña potencia, por ejemplo para servicios de radiodifusión rural cerrados, radioaficionados o servicios de telefonía celular . [ cita necesaria ]
En regiones montañosas, la topografía local puede sustituirse por estructuras para elevar los tanques. Estos tanques a menudo no son más que cisternas de concreto colocadas en terrazas en las laderas de colinas o montañas locales, pero funcionan de manera idéntica a la tradicional torre de agua. La parte superior de estos tanques se puede ajardinar o utilizar como espacio de parque, si se desea. [ cita necesaria ]
La Chicago Bridge and Iron Company ha construido muchas de las esferas y esferoides de agua que se encuentran en los Estados Unidos. [9] El sitio web World's Tallest Water Sphere describe la distinción entre una esfera de agua y un esferoide de agua de la siguiente manera:
Una esfera de agua es un tipo de torre de agua que tiene una gran esfera en la parte superior de su poste. La esfera parece una pelota de golf sobre un tee o una paleta redonda. Una sección transversal de una esfera en cualquier dirección (este-oeste, norte-sur o arriba-abajo) es un círculo perfecto. Un esferoide de agua parece una esfera de agua, pero la parte superior es más ancha que alta. Un esferoide parece una almohada redonda algo aplanada. Una sección transversal de un esferoide en dos direcciones (este-oeste o norte-sur) es una elipse, pero en una sola dirección (arriba-abajo) es un círculo perfecto. Tanto las esferas como los esferoides son elipsoides de casos especiales: las esferas tienen simetría en 3 direcciones, los esferoides tienen simetría en 2 direcciones. Los elipsoides escalenos tienen 3 ejes de longitud desigual y tres secciones transversales desiguales. [10]
Union Watersphere es una torre de agua rematada con un tanque de agua en forma de esfera en Union, Nueva Jersey , [11] y caracterizada como la esfera de agua más alta del mundo .
Un artículo de Star Ledger [12] sugirió que una torre de agua en Erwin, Carolina del Norte , terminada a principios de 2012, de 219,75 pies (66,98 m) de altura y con capacidad para 500.000 galones estadounidenses (1.900 m 3 ), [13] se había convertido en la esfera de agua más alta del mundo. Sin embargo, las fotografías de la torre de agua de Erwin revelaron que la nueva torre era un esferoide de agua. [14]
La torre de agua en Braman, Oklahoma , construida por Kaw Nation y terminada en 2010, tiene 220,6 pies (67,2 m) de altura y puede contener 350.000 galones estadounidenses (1.300 m 3 ). [15] Ligeramente más alto que Union Watersphere, también es un esferoide. [dieciséis]
Otra torre en Oklahoma, construida en 1986 y anunciada como la "torre de agua más grande del país", tiene 66 m (218 pies) de altura, puede contener 1.900 m 3 (500.000 galones estadounidenses ) y está ubicada en Edmond . [17] [18]
El Earthoid , un tanque perfectamente esférico ubicado en Germantown, Maryland, tiene 100 pies (30 m) de altura y contiene 2.000.000 de galones estadounidenses (7.600 m 3 ) de agua. El nombre se debe a que fue pintado para parecerse a un globo terráqueo. [19] [20] [21] [22]
El tanque con forma de pelota de golf de la torre de agua de Gonzales, California , está sostenido por tres patas tubulares y alcanza unos 38 m (125 pies) de altura. [23] [24] [25]
Los Watertoren (o Torres de Agua) en Eindhoven , Países Bajos, contienen tres tanques esféricos, cada uno de 10 m (33 pies) de diámetro y capaces de contener 500 metros cúbicos (130.000 gal EE.UU.) de agua, en tres agujas de 43,45 m (142,6 pies) completado en 1970. [26] [27]
Las torres de agua pueden estar rodeadas de revestimientos ornamentados que incluyen ladrillos elegantes , un gran enrejado cubierto de hiedra o simplemente pueden pintarse. Algunas torres de agua de la ciudad tienen el nombre de la ciudad pintado en letras grandes en el techo, como ayuda de navegación para aviadores y automovilistas . A veces la decoración puede ser humorística. Un ejemplo de esto son las torres de agua construidas una al lado de la otra, etiquetadas como CALIENTE y FRÍA . Las ciudades de los Estados Unidos que poseen torres de agua una al lado de la otra etiquetadas como CALIENTE y FRÍA incluyen Granger, Iowa ; Cantón, Kansas ; Pratt, Kansas y St. Clair, Misuri ; Eveleth, Minnesota, alguna vez tuvo dos de esas torres, pero ya no las tiene. [28]
Muchas ciudades pequeñas de Estados Unidos utilizan sus torres de agua para publicitar el turismo local, los equipos deportivos de sus escuelas secundarias locales u otros hechos notables a nivel local. [29] Se construyó una torre de agua tipo "hongo" en Örebro , Suecia, que contiene casi dos millones de galones de agua. [30]
Las alternativas a las torres de agua son bombas simples montadas en la parte superior de las tuberías de agua para aumentar la presión del agua. [39] Este nuevo enfoque es más sencillo, pero también está más sujeto a posibles riesgos para la salud pública; Si las bombas fallan, la pérdida de presión del agua puede provocar la entrada de contaminantes al sistema de agua. [40] La mayoría de las grandes empresas de agua no utilizan este enfoque, dados los riesgos potenciales. [ dudoso ] [ cita necesaria ]
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Kuwait Towers , que incluyen dos depósitos de agua, y Kuwait Water Towers (torres tipo hongo en la ciudad de Kuwait ).
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Una fuente vertical es una torre de agua cilíndrica (o casi cilíndrica) en toda su altura, en lugar de un tanque elevado sobre soportes con una tubería más estrecha que va hacia y desde el suelo.
Originalmente había más de 400 torres de agua con tuberías verticales en los Estados Unidos, pero hoy quedan muy pocas, entre ellas: [43] [44]
Diseño y ubicación de torres de agua de obras sanitarias.
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