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 proporcionar almacenamiento de emergencia para protección contra incendios. [2] Las torres de agua a menudo funcionan junto con depósitos de servicio subterráneos o superficiales , 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 normalmente baja durante las horas pico de uso del día, y luego una bomba la 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 se 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 soportar presiones más altas. En el Reino Unido, las columnas verticales consistían en tuberías altas, expuestas y en forma de N, [ cita requerida ] 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 el sistema de distribución de agua presurizada requería una presión constante. Las columnas verticales también proporcionaban una ubicación fija conveniente para medir los caudales. Los diseñadores generalmente encerraban las tuberías verticales en mampostería decorativa o estructuras de madera. A fines del siglo XIX, las columnas verticales crecieron para incluir tanques de almacenamiento para satisfacer las demandas cada vez mayores de las ciudades en crecimiento. [2]
Muchas de las primeras torres de agua se consideran hoy en día de importancia histórica y han sido incluidas en varias listas de patrimonio en todo el mundo. Algunas se han reconvertido en apartamentos o áticos exclusivos . [1] En ciertas zonas, como la ciudad de Nueva York en los Estados Unidos, se construyen torres de agua más pequeñas para edificios individuales. En California y algunos otros estados, se construyeron torres de agua domésticas cerradas por revestimiento ( tanques ) (década de 1850-1930) para abastecer a 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 abastecer de agua las paradas de 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 pueden utilizar diversos 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 cualquier efecto del material de revestimiento. El depósito de 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 requerida ] 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 kilopascal (0,145 psi ) de presión. 30 m (98,43 pies) de elevación producen aproximadamente 300 kPa (43,511 psi), que es suficiente presión 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 y puede complementarse con una bomba . El volumen del depósito y el diámetro de la tubería proporcionan y sostienen 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 tener un tamaño que satisfaga las demandas pico. Durante los períodos de baja demanda, se utilizan bombas jockey para satisfacer estos requisitos de menor caudal de agua. La torre de agua reduce la necesidad de consumo eléctrico de bombas cíclicas y, por lo tanto, la necesidad de un costoso sistema de control de bombas, ya que este sistema tendría que tener un tamaño suficiente para proporcionar la misma presión a caudales altos.
Para combatir incendios se necesitan volúmenes y caudales muy elevados. Si hay una torre de agua, las bombas se pueden dimensionar 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 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 y 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 decorada de manera elaborada, una estructura de ladrillo simple sin adornos y sin techo que oculta la mayor parte del tanque pero revela la parte superior del mismo, y una estructura utilitaria simple que no hace ningún esfuerzo por ocultar los tanques o incorporarlos de alguna otra manera al 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 de 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, esta se hincha, los huecos se cierran y se vuelven impermeables. [7] Las torres de agua en la azotea almacenan entre 250.000 y 50.000 litros (55.000 a 11.000 galones imperiales; 66.000 a 13.000 galones estadounidenses) de agua hasta que se necesita en el edificio de abajo. La parte superior del agua se retira de la parte superior para el uso diario, mientras que el agua de la parte inferior de la torre se mantiene en reserva para combatir el fuego. Cuando el agua cae por debajo de un 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 edificios comerciales de gran tamaño, las torres de agua están completamente ocultas detrás de una extensión de la fachada del edificio. Por razones estéticas, los edificios de apartamentos suelen encerrar sus tanques en estructuras en la azotea, ya sean simples cajas sin adornos en la azotea o estructuras decoradas con gran profusión destinadas a mejorar el atractivo visual del edificio. Sin embargo, muchos edificios dejan sus torres de agua a la vista sobre estructuras de armazón utilitario. [ cita requerida ]
Las torres de agua son comunes en la India , donde el suministro de electricidad es errático en la mayoría de los lugares. [ cita requerida ]
Si las bombas fallan (por ejemplo, durante un corte de energía), se perderá la presión del agua, lo que podría causar problemas de salud pública. Muchos estados de EE. UU. exigen que se emita una " advertencia de hervir el agua " si la presión del agua cae por debajo de 20 libras por pulgada cuadrada (140 kPa). [ cita requerida ] Esta advertencia presupone que la presión más baja podría permitir que los patógenos ingresen al sistema. [ cita requerida ]
Algunas de ellas han sido reconvertidas para usos modernos, como por ejemplo la Wieża Ciśnień ( torre de agua de Wrocław ) en Wrocław , Polonia, que hoy es un complejo de restaurantes. Otras han sido reconvertidas para uso residencial. [8]
Históricamente, los ferrocarriles que utilizaban locomotoras de vapor necesitaban un medio para reabastecer los ténderes de las locomotoras. Las torres de agua eran comunes a lo largo del ferrocarril. Los ténderes se reabastecían generalmente mediante grúas hidráulicas , que eran alimentadas por una torre de agua. [ cita requerida ]
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 el servicio de radiodifusión rural cerrado, radioaficionados o servicio de telefonía celular . [ cita requerida ]
En las regiones montañosas, la topografía local puede sustituir a las estructuras para elevar los tanques. Estos tanques a menudo no son más que cisternas de hormigón colocadas en terrazas en las laderas de las colinas o montañas locales, pero funcionan de manera idéntica a la torre de agua tradicional. Las partes superiores de estos tanques pueden ajardinarse o usarse como espacio de parque, si se desea. [ cita requerida ]
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 esfera grande en la parte superior de su poste. La esfera parece una pelota de golf colocada sobre un soporte o una piruleta redonda. Una sección transversal de una esfera en cualquier dirección (este-oeste, norte-sur o de arriba a 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 solo en una dirección (arriba a abajo) es un círculo perfecto. Tanto las esferas como los esferoides son elipsoides de caso especial: las esferas tienen simetría en 3 direcciones, los esferoides tienen simetría en 2 direcciones. Los elipsoides escalenos tienen 3 ejes de longitud desiguales y tres secciones transversales desiguales. [10]
Union Watersphere es una torre de agua coronada por un tanque de agua con 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 la Nación Kaw y terminada en 2010, tiene 220,6 pies (67,2 m) de alto y puede contener 350.000 galones estadounidenses (1.300 m 3 ). [15] Un poco más alta que la Union Watersphere, también es un esferoide. [16]
Otra torre en Oklahoma, construida en 1986 y considerada la "torre de agua más grande del país", tiene 218 pies (66 m) de altura, puede contener 500.000 galones estadounidenses (1.900 m 3 ) y está ubicada en Edmond . [17] [18]
El Earthoid , un tanque perfectamente esférico ubicado en Germantown, Maryland, tiene 100 pies (30 m) de alto 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 125 pies (38 m) de altura. [23] [24] [25]
Las 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 galones estadounidenses) de agua, en tres torres de 43,45 m (142,6 pies) que se completaron en 1970. [26] [27]
Las torres de agua pueden estar rodeadas de cubiertas ornamentadas que incluyen ladrillos elegantes , un gran enrejado cubierto de hiedra o pueden estar simplemente pintadas. Algunas torres de agua de la ciudad tienen el nombre de la ciudad pintado en letras grandes en el techo, como una 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 FRÍO . Las ciudades en los Estados Unidos que poseen torres de agua una al lado de la otra etiquetadas como CALIENTE y FRÍO incluyen Granger, Iowa ; Canton, Kansas ; Pratt, Kansas y St. Clair, Missouri . Eveleth, Minnesota, alguna vez tuvo dos torres de este tipo, pero ya no las tiene. [28]
Muchas pequeñas ciudades de los Estados Unidos utilizan sus torres de agua para publicitar el turismo local, los equipos deportivos de sus escuelas secundarias locales u otros hechos locales notables. [29] Se construyó una torre de agua "con forma de 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 sobre 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 en el sistema de agua. [40] La mayoría de las grandes empresas de agua no utilizan este enfoque, dados los riesgos potenciales. [ dudoso – discutir ] [ cita requerida ]
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Torres de Kuwait , que incluyen dos depósitos de agua, y Torres de Agua de Kuwait (torres en forma de hongo en la ciudad de Kuwait ).
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Un depósito vertical es una torre de agua cilíndrica (o casi cilíndrica) en toda su altura, en lugar de un tanque elevado sobre soportes con un tubo más estrecho que conduce hacia y desde el suelo.
Originalmente había más de 400 torres de agua con tuberías verticales en los Estados Unidos, pero hoy en día quedan muy pocas, entre ellas: [43] [44]
Diseño y ubicación de la torre de agua de obras hidráulicas.
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