La ingeniería sanitaria , también conocida como ingeniería de salud pública o ingeniería de aguas residuales , es la aplicación de métodos de ingeniería para mejorar el saneamiento de las comunidades humanas, principalmente proporcionando la eliminación y eliminación de desechos humanos, y además del suministro de agua potable segura . Tradicionalmente una rama de la ingeniería civil y ahora un subconjunto de la ingeniería ambiental , a mediados del siglo XIX, la disciplina se concentraba en la reducción de enfermedades, que entonces se pensaba que eran causadas por miasmas . Esto se logró principalmente mediante la recolección y segregación del flujo de alcantarillado en Londres específicamente y en Gran Bretaña en general. [1] Estas y posteriores mejoras regulatorias se informaron en los Estados Unidos ya en 1865. [2]
También se ocupa de los factores ambientales que no tienen un efecto inmediato y claramente comprendido sobre la salud pública. Las áreas fuera del ámbito de la ingeniería sanitaria incluyen preocupaciones estéticas como el paisajismo y la conservación del medio ambiente en lo que respecta a plantas y animales .
Las habilidades dentro de este campo generalmente se emplean para el objetivo principal de prevenir enfermedades en los seres humanos, asegurando el suministro de agua potable , el tratamiento de aguas residuales y la eliminación de basura de las áreas habitadas.
En comparación con (por ejemplo) la ingeniería eléctrica o la ingeniería mecánica , que se ocupan principalmente de sistemas cerrados , la ingeniería sanitaria es un campo muy interdisciplinario que puede involucrar elementos como plomería , protección contra incendios , hidráulica , seguridad humana, modelado constructivo, tecnología de la información , diseño de proyectos. , microbiología , patología y las muchas divisiones dentro de la ciencia ambiental y la tecnología ambiental . En algunos casos, también deben tenerse en cuenta consideraciones que caen dentro del campo de las ciencias sociales y la planificación urbana.
Aunque la ingeniería sanitaria puede estar más asociada con el diseño de alcantarillas , instalaciones de tratamiento de aguas residuales, centros de reciclaje , vertederos públicos y otras cosas que se construyen, el término se aplica igualmente a un plan de acción para revertir los efectos de la contaminación del agua o del suelo. contaminación en un área específica.
Los sistemas de riego se inventaron hace entre cinco y siete mil años como medio para suministrar agua a las sociedades agrícolas. Los acueductos y los sistemas de riego estuvieron entre las primeras formas de ingeniería de aguas residuales. A medida que los centros de población se volvieron más densos, se utilizaron para eliminar las aguas residuales de los asentamientos. Los romanos fueron de los primeros en demostrar la eficacia del acueducto. La Edad Media marcó un período en el que el progreso en la gestión del agua se detuvo. [3]
A medida que las poblaciones crecían, la gestión de los desechos humanos se convirtió en una preocupación creciente y una amenaza para la salud pública. En la década de 1850, en Londres, más de 400.000 toneladas de aguas residuales se vertían al río Támesis cada día, alrededor de 150 millones de toneladas por año. [4] Enfermedades como la viruela , la difteria , el sarampión , la escarlatina , el tifus , el cólera y la fiebre tifoidea se propagaban a través del suministro de agua contaminada. [5] Durante el siglo XIX, las principales ciudades comenzaron a construir sistemas de alcantarillado para eliminar los desechos humanos de las ciudades y llevarlos a los ríos.
Durante el siglo XX se inventó el proceso de lodos activados . [6] El proceso de lodos activados es una forma de purificación de agua que utiliza bacterias para consumir heces humanas. Más adelante en el proceso se utiliza cloro para eliminar las bacterias. En la década de 1950, los informes de salud pública proporcionaban planes para suministrar agua potable al público analizando primero los peligros potenciales. La organización analizó detenidamente la contaminación del agua y el tratamiento del agua potable. También dieron prioridad a la búsqueda de métodos que fueran eficaces, pero no demasiado costosos. [7] El costo del saneamiento es el principal problema para muchos países extranjeros (no Estados Unidos). El costo promedio de los sistemas domésticos de agua y saneamiento comienza en $50 por mes, cuando muchos ciudadanos no ganan suficiente dinero para usarlo en cosas que no son de primera necesidad. [8]
A lo largo de los siglos, muchas cosas han cambiado en el campo de la ingeniería de aguas residuales. Los avances en microbiología, química e ingeniería han cambiado drásticamente este campo. Hoy en día, los ingenieros de aguas residuales también trabajan en la recogida de agua limpia para beber, tratándola químicamente y utilizando luz ultravioleta para eliminar los microorganismos. También tratan la contaminación del agua en aguas residuales ( aguas negras y aguas grises ) para que su uso pueda ser seguro sin poner en peligro a la población y al medio ambiente que la rodea. El tratamiento de aguas residuales y la recuperación de agua son áreas de preocupación en este campo.
Antes de que existieran las formas modernas de saneamiento en los barrios y las ciudades, la gente simplemente dejaba su basura en la calle. En 1892, el problema era tal que un hombre llamado Harm Huizenga se ofreció como voluntario para limpiar el desorden él solo. El holandés recorría las calles en su carreta recogiendo la basura de la ciudad de Chicago. Pequeños esfuerzos como ese estuvieron presentes a principios del siglo XX, hasta alrededor de 1968. El nieto de Huizenga, Wayne Huizenga, convirtió la idea de su abuelo en un negocio, Waste Management. En los años setenta, el público consideraba que la gestión de residuos en su conjunto era una práctica necesaria. [9]
A principios de la década de 1940, muchos condados del estado tenían problemas con la eliminación de residuos, especialmente en el área del lago Tahoe. Los ciudadanos de estos pueblos temían que los deficientes sistemas de alcantarillado de su ciudad provocaran brotes de enfermedades como poliomielitis , cólera y hepatitis , por nombrar algunas. El cólera en particular es el mayor riesgo para la salud asociado a la gestión de residuos. La enfermedad es causada por bacterias, especialmente cuando una persona ingiere alimentos o agua que contienen bacterias. En las zonas más pobres, esto es muy probable debido a la contaminación cruzada de los residuos y el agua potable.
La ingeniería de aguas residuales no suele ser una carrera propia, sino una especialización de carreras como ingeniería ambiental y sanitaria, ingeniería sanitaria, ingeniería civil , ingeniería ambiental , ingeniería bioquímica o ingeniería química . La educación formal para ingenieros de aguas residuales comienza en la escuela secundaria y los estudiantes toman clases como química, biología, física y matemáticas superiores, incluido el cálculo. Después de la escuela secundaria, la mayoría de los trabajos requieren una certificación de una agencia estatal. Aquellos que quieran avanzar en la industria deben obtener un título en ingeniería sanitaria, ingeniería ambiental y sanitaria, ingeniería civil, ingeniería mecánica , ingeniería ambiental o ingeniería de instalaciones . Adquirir experiencia a través de pasantías y trabajar mientras se está en la universidad es un camino común hacia el avance.
La educación sobre el tratamiento de residuos requiere cursos de diseño de sistemas, principios de diseño de maquinaria, química del agua y cursos similares. Otras clases pueden incluir Química de procesos vegetales y varios cursos de operaciones de plantas.
Los ingenieros de aguas residuales pueden avanzar en sus carreras a través de educación y experiencia adicionales. Con conocimientos y experiencia adicionales, uno puede convertirse en administrador de una planta completa. El organismo de acreditación que certifica la educación para el título y la licencia es la Junta de Acreditación de Ingeniería y Tecnología (ABET). Con el tiempo, algunas empresas pueden exigir que el ingeniero de aguas residuales continúe su educación para mantenerse al día con los cambios en la tecnología.
Se recomienda obtener un título de maestría, ya que muchas empresas lo incluyen como una preferencia en la selección. [12] [13]
En este campo, el 76 por ciento de los empleados tiene una licenciatura, el 17 por ciento tiene una maestría y el tres por ciento tiene un título de posdoctorado en 2013. [14] El salario anual promedio es de aproximadamente $ 83,360. [15]
El empleo inicial en ingeniería de aguas residuales lo pueden obtener personas con y sin educación formal avanzada. La Junta de Control de Recursos Hídricos del Estado de California (SWRCB), por ejemplo, muestra cómo las personas pueden avanzar a través de una progresión de certificaciones como Operadores de Tratamiento de Aguas Residuales. [16] La Junta utiliza un sistema de clasificación de cinco niveles para clasificar las instalaciones de tratamiento de agua en categorías IV según la población atendida y la complejidad del sistema de tratamiento. [ cita necesaria ]
Los requisitos de Certificación de Operador para operadores de tratamiento de agua y operadores de tratamiento de aguas residuales se describen en detalle en la ley estatal. Para cumplir con los requisitos de certificación, los operadores deben presentar una solicitud a SWRCB, tener la experiencia laboral necesaria, cumplir con los requisitos educativos y aprobar un examen basado en los conocimientos, habilidades y capacidades descritos en las regulaciones. Los operadores deben renovar sus certificados cada tres años. Para ser elegible para la renovación, los operadores certificados deben completar una cantidad específica de horas de educación continua después de la emisión anterior de un certificado. [17]
Los tipos de trabajos importantes que trabajan en ingeniería sanitaria incluyen trabajadores sanitarios , recolectores de residuos e ingenieros de aguas residuales. [ cita necesaria ]
Los ingenieros de aguas residuales utilizan una variedad de habilidades y deben tener conocimientos de ingeniería mecánica y ambiental. Se les exige que realicen tareas y demuestren conocimientos en diseño, matemáticas, inglés, construcción, física, química, biología, administración y personal. Los ingenieros de aguas residuales deben tener habilidades en resolución de problemas complejos, pensamiento crítico, matemáticas, escucha activa, juicio, comprensión lectora, expresión oral, escritura, ciencia y análisis de sistemas. [14] Las actividades laborales típicas incluyen la resolución de problemas, la comunicación con la gerencia y el personal, la recopilación de información, el análisis de datos, la evaluación de estándares y su cumplimiento, y la comunicación con otros en el campo. [ cita necesaria ]
Los ingenieros de aguas residuales realizan estas actividades combinando sus conocimientos y habilidades para realizar tareas. Estas tareas consisten en comprender los programas de diseño asistido por computadora, y realizar estudios para la construcción de instalaciones, sistemas de abastecimiento de agua y sistemas de captación. Pueden diseñar sistemas para maquinaria de recolección de aguas residuales, así como componentes del sistema. Pueden realizar análisis de flujo de agua y luego seleccionar diseños y equipos basados en los estándares gubernamentales e industriales. [18] Algunos están involucrados en un área específica de preocupación, como la recolección de desechos o el mantenimiento de instalaciones de aguas residuales y sistemas de drenaje de aguas pluviales dentro de un área. Otros cubren un alcance más amplio de actividades que podrían incluir el mantenimiento del suministro público de agua , programas de recolección de desechos de jardines residenciales, eliminación de desechos peligrosos , estrategias de reciclaje e incluso programas comunitarios donde individuos o empresas "adoptan" un área y la mantienen ellos mismos o donar fondos para hacerlo. [ cita necesaria ]
Los ingenieros de aguas residuales también pueden trazar mapas de características topográficas y geográficas de la Tierra para determinar los mejores medios de recolección, diseñar tuberías y sistemas de recolección por bombeo, y diseñar procesos de tratamiento para las aguas residuales recolectadas. [ cita necesaria ]
Los ingenieros de aguas residuales trabajan para empresas privadas, gobiernos estatales y locales y distritos especiales.
Los gestores del agua enfrentan nuevos desafíos y la necesidad de nuevas tecnologías a medida que los niveles de agua disminuyen debido a sequías cada vez más frecuentes y prolongadas. En los pozos se están utilizando tecnologías como el mapeo por sonar para determinar el volumen de agua que pueden contener. Por ejemplo, el Servicio Geológico de los Estados Unidos y el Estado de Nueva York trabajaron juntos para mapear los acuíferos subterráneos desde la década de 1980. [19] Hoy en día cuentan con mapas completos de estos acuíferos para ayudar en la gestión del agua.
Es posible que en el futuro se necesiten plantas desalinizadoras en las regiones más afectadas por la escasez de agua . La desalinización es un proceso de limpieza del agua mediante evaporación. El agua se evapora y pasa a través de membranas. Luego, el agua se enfría y se condensa, lo que le permite regresar a la línea principal de agua o salir al mar. [20]
Saneamiento inteligente: los avances en la tecnología de sensores, el análisis de datos y la automatización están permitiendo el desarrollo de sistemas de saneamiento inteligentes que pueden monitorear la calidad del agua, detectar fugas, optimizar los procesos de tratamiento y mejorar la eficiencia general. Los ingenieros sanitarios deben aprovechar estas tecnologías para mejorar el rendimiento y la confiabilidad de la infraestructura de saneamiento. [21]
El tratamiento de aguas residuales contribuye al calentamiento global de muchas maneras. Uno de los factores que contribuye al calentamiento global son las instalaciones de tratamiento de aguas residuales y sus emisiones de gases de efecto invernadero . Algunos de esos gases son el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso . Estos gases se producen debido a la descomposición de material orgánico de las bacterias anaeróbicas. Estas bacterias limpian los residuos sobrantes. Incluso si la descomposición de las bacterias anaeróbicas produce estos gases, el porcentaje de gases de efecto invernadero que producen otros equipos sigue siendo mayor que la contribución de las bacterias anaeróbicas. Además, el consumo de energía de esa maquinaria es muy alto. Es por eso que muchas instalaciones se están renovando para utilizar niveles más altos de bacterias anaeróbicas en comparación con otro tipo de equipos. [22]
Los impactos del cambio climático en la ingeniería sanitaria varían según la región y las soluciones sanitarias empleadas allí. En el Ártico, el derretimiento del permafrost ha causado daños a tuberías y otras infraestructuras. [23] En el noreste de Estados Unidos, el aumento de las precipitaciones ha abrumado la infraestructura envejecida y no equipada para manejar el enorme volumen de agua procedente de las fuertes precipitaciones. [24] En el oeste de los Estados Unidos, la sequía prolongada ha disminuido la disponibilidad de agua. Esto ha llevado a algunas instalaciones de aguas residuales a ampliar los programas de agua reciclada y recuperada . [25] El cambio climático también ha afectado a las tuberías de distribución de agua. El estrés físico causado por condiciones relacionadas con el cambio climático, como lluvias extremas o sequías, aumenta la tasa de corrosión de las tuberías, lo que aumenta el costo de las instalaciones. [26]
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