BOLETIN de Ia

Oficina Sanitaria Panamericana

Año 34 i Val. XXXPX A Noviembre, 1955 4 No. 5 -

ABASTECIMIENTOS DE AGUA EN ESTADOS UNIDOS*

S. R. WEIBEL Y R. L. WOODWARD

Ingeniero Sanitario Principal y Jefe de Abastecimientos de Agua, respectivamente, del Centro de Ingeniería Sanitaria “Robert A. Taft”, Servicio de Salud Pública, Cincinnatz, Ohio, Departamento de Sanidad,

Educaca’& y Bienestar de Estados Unidos

INTRODUCCION

Como ocurre con la mayor parte de nues- tros recursos naturales, el abastecimiento de agua de los Estados Unidos es abundante, pero está distribuído de manera desigual. En la mayor parte del país se dispone de agua en cantidad suficiente para satisfacer las necesidades municipales a un bajo costo en comparación con los otros servicios esen- ciales.

La demanda presente de agua rebasó con mucho los estrechos límites del antiguo precepto de buena agua potable para evitar las enfermedades, pues hoy día el agua potable contribuye de innumerables maneras al robustecimiento de la salud. No basta, pues, que inspire toda confianza desde el punto de vista higiénico, sino que, por añadidura, debe ser suministrada en cre- ciente cantidad. Las aplicaciones más pa- tentes del agua potable son la limpieza personal y casera, la protección contra incendios, el arrastre de las deyecciones y de otros deshechos por la red del alcan- tarillado, el aseo de las calles, las necesidades industriales, el funcionamiento de las ins- talaciones de aire acondicionado, la irriga- ción del césped y de los huertos y jardines privados, las piscinas de natación, los estanques de índole ornamental, etc.

Desde 1900, la ampliación del servicio de abastecimiento de agua y los adelantos en su tratamiento han reducido de manera

* Manuscrito recibido en mayo de 1955.

espectacular las enfermedades transmitidas por el agua. La tasa de mortalidad causada por fiebre tifoidea y paratifoidea ha dis- minuído de un 35 por 100.000 habitantes en 1900 a un 0,l por 100.000 en 1954. Este mejoramiento del abasto y de la calidad del agua se ha logrado a pesar del problema creado por la creciente contaminación re- sultante de la expansión urbana e industrial.

A continuación presentamos un bosquejo de la expansión e importancia de las necesi- dades de agua de las fuentes de abastecimien- tos y de los métodos de tratamiento en lo que se refiere a Estados Unidos.

CANTIDAD Y CALIDAD DEL AGUA

Los departamentos de sanidad locales y estatales señalan las normas a que debe ajustarse la calidad del agua de cada locali- dad. Las normas relativas a las aguas utilizadas en transportes interestatales, tales como trenes, etc., se establecen por el gobierno federal y se administran en colabo- ración con los departamentos de sanidad de los distintos estados.

La moderna utilización del agua para las necesidades cotidianas, exige que la suminis- trada a la colectividad sea de garantía desde el punto de vista higiénico para beber, para fines culinarios y otros usos personales, y en cantidad y con presión adecuadas para satis- facer todas las necesidades domésticas, industriales y de protección contra incendios. Se requerirá, además, que el agua no t,enga una turbiedad, color, sabor, olor, dureza o

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FIG. l.-Al aumentar las instalaciones de abastecimiento público de agua, han disminuido las defun- ciones por jiebre tifoidea.

hierro que puedan ser perjudiciales y deberá ser lo suficientemente estable para que no cause daños por corrosión o incrus- tación a las cañerías, instalaciones sanit’arias y utensilios.

Se ha observado en Estados Unidos una constante tendencia al aument,o del consumo del agua. En las colect,ividades el promedio es aproximadamente de 143 galones diarios por persona. La presión de 25 a 40 libras por pulgada cuadrada se considera satis- factoria para el uso doméstico, pero en cuanto a la protección contra incendios, la práctica se inclina por una presión de 60 a 75 libras por pulgada cuadrada. Casi todos los abastecimientos locales de agua de Estados Unidos suministran agua para la protección contra incendios y para otros usos. Los sistemas dobles están a punto de desaparecer. La protección contra incendios exige un tamaño mínimo de 6 u 8 pulgadas de diámetro para las cañerías laterales de la red de distribución. Si se dispone de un caudal máximo por hora del servicio general en las conducciones principales de la red de distribución, se obtendrá la mayor parte de la capacidad necesaria para la protección

contra incendios. Las necesidades máximas por hora del servicio general pueden exceder en un 50% a la proporción diaria máxima. Esta última, a su vez, puede sobrepasar el promedio en un 50 %. En general, la capaci- dad prevista en los medios de bombeo, de trat,amiento y distribución asciende a dos o dos veces y media el consumo medio del servicio general, lo que permite satisfacer las necesidades máximas por hora y las de conducciones de incendios.

El Servicio de Salud Pública de Estados Unidos fija las normas de la calidad del agua potable en los medios de transporte interestatales, tales como trenes, aeroplanos, barcos, etc. Aunque estas normas sólo rigen en los medios de transporte entre los estados, han sido adoptadas en la mayoría de los estados como criterio para determinar la calidad del agua de abasto en general. Según estas normas las bacterias coliformes no deben rebasar un promedio de una por 100 mililitros de ag-la, y asignan el límite superior del contenido de plomo, de arsénico, de selenio, fluoruro y cromio hexavalente. Recomiendan también límites de otras substancias. La mayoría de los abaste-

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cimientos de agua reúnen dichas condiciones de calidad.

ABASTECIMIENTOS LOCALES DE AGUA EN

ESTADOS UNIDOS

El primer abastecimiento público de agua de los Estados Unidos fué construído en 1652. Hacia el año 1800 existían en el país 16 instalaciones de agua corriente; 3.200 aproximadamente, en 1900; y 16.747 en 1948. En estas obras se han invertido más de $7.500.000.000, y las recientes asignaciones para nuevas obras de esta clase pasa.n de $400.000.000 al año. A pesar de tratarse de una suma considerable, no basta para evitar la escasez de agua local motivada por la rápida expansión de las ciudades y el creciente uso del agua. Durante la Segunda Guerra Mundial tuvieron que suspenderse la mayor parte de los gastos ordinarios de ampliación de instalaciones de agua; por consiguiente, parte de la actual escasez de agua se debe a esta circunstancia. En otros casos, la escasez se debe a que el planea- miento a largo plazo no se hizo en forma adecuada, y también a que las colectividades interesadas no han proporcionado fondos requeridos para la ampliación del abasteci- miento de agua.

Según las estadísticas reunidas durante el año 1948, el número de colectividades de Estados Unidos ascendía a un total de 22.676. Alrededor del 74% de ellas, y casi todas las de una población superior a 5.000 habitantes contaban con suministros locales de agua. En el Cuadro No. 1 figura la dis- tribución de las colectividades por tamaño.

La población total abastecida por las 16.747 instalaciones locales de agua antes mencionadas, ascendía a unos 93,5 millones de personas, o sea el 64.3 % aproximada- mente, de la población total del país en 1948. Alrededor del 69 % de las instala- ciones son de propiedad pública, variando, por estados, del 20% en West Virginia, al 99 % en Nebraska.

El cincuenta y cuatro por ciento de las instalaciones utilizan suministros de agua tratada, y abastecen al 80 % de la población

CUADRO No. l.-Colectividades y abastecimientos locales de agua.

Porcentaje de Tamafm de la colectividad Número de colectividades

(Número de habitantes) Colectividades servidas por abastecimientos locales de agua

Menos de 1.000. 13.942 61 1.000 a 5.000.... 6.440 94 5.000 a 10.000 1.143 98

10.000 a 25.000. 729 99 MBs de 25.000. 422 100

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Total promedio y 22.676 74

total que se sirve de las conducciones de la colectividad. Otro 2 % de los abastecimientos suministran agua tratada y agua sin tratar al 11% de la población total usuaria. Las instalaciones de tratamiento del agua as- cienden a 6.986 y prestan servicio a 83,25 millones de personas. La desinfección, principalmente mediante cloro, se utiliza en 6.137 instalaciones al servicio de 80,6 millones de personas.

FUENTES SUBTERRANEAS

La obtención de aguas subterráneas varía considerablemente, como es de esperar en un país de tan diversas condiciones climato- lógicas y geológicas. En Connecticut, sólo el 2,3 % de la población abastecida por instala- ciones de agua utiliza aguas subterráneas, mientras que en Nuevo México este tipo de abastecimiento se extiende al 82,5 % de la misma. Aproximadamente el 65 % de las instalaciones de agua de todo el país se sirven de fuentes subterráneas. Dichas fuentes abastecen únicamente al 26% de la población usuaria total, puesto que gran parte de las instalaciones de las grandes colectividades utilizan aguas de superficie.

Las sequías que se presentan en el Sudo- este, y el grave agotamiento producido en otros lugares a causa de las fuertes ex- tracciones de agua han estimulado proyectos experimentales para encontrar medios de evitar la penetración be agua salada y de recargar las capas acuíferas con las aguas de superficie sobrantes. Se realizan, también, es-

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tudios sobre los métodos de utilizar las aguas de las alcantarillas y de los residuos indus- triales para aumentar las aguas subt,erráneas.

En algunas regiones que se encuentran en situación rrítira se han impuesto límites al agua suht,errAnea extraída.

FUENTES DE SUPERFICIE

T,as fuentes de superficie ahasteren al *55 % aproximadamente, de la población de Es- tados Unidos dependiente de ahasterimien- tos pitblicos, inclusive a la mayoría de las grandes ciudades. Algunas de ellas, ante las posibilidades que se les presentaban y por previsihn, han explotado fuentes situadas en terrenos elevados y de poca población y a veces a una distancia de 150 millas del centro metropolitano. En consecuencia, se redujeron al mínimo en estos rasos los problemas del avance de la contaminación. En algunos lugares, el aumento de población y, en consecuencia, el mayor consumo de agua, junto con la falta de lluvia, han ohli- gado a buscar otras fuentes, y a veces a re- currir a las corrientes de agua interestatales, lo cual ha provocarlo conflirtos que han tenido que resclverse mediante comisiones interestatales o hien ante los trihunales federales.

Los progresos hechos en el caontrol de la contaminación no han logrado evitar el deterioro de la calidad de las corrientes de agua en muchas de las zonas más densa- mente pobladas del país. En 1948 se aprohó la primera Ley Federal del Control de la Contamina&& del Agua. Dicha Ley auto- riza al Servicio de Salud Púhlira de Estados Unidos a ayudar a los estados en el control de la contaminación de las corrient,es de agua interestatales, a foment.ar la rreación de organismos interestatales de control de la contaminación y a proporcionar la cola- horación federal, cwando sea necesaria, para complementar los esfuerzos de los estados en la lucha rontra los rontaminadores. Se espera mejorar la calidad del agua romo resultado de la legislación federal y de las actividades de los estados y organismos interestatales, tales como la Comisión del

Río Ohio, relativos al control de la con- taminaciún.

METODOSDETRATAMIENTODELAGUA

En 1948, las 6.986 inst,alaciones locales de tratamiento de agua de Estados Unidos, prestaban servicio al 89 %, aproximada- mente, de la población abastecida de los servirios púhliros. En 6.137 instalaciones que servían a 80,6 millones de personas la desin- fección se llevaha a cabo como parte del tratamiento o hien por separado. El agente de desinfecridn se identificó en el 90 % de los casos y era en el 61 % coloro líquido; en el 27 %, hipoclorito; y el 12 % una combina- ción de rloro y amoníaco. Esta última, o sea la cloramina, se utiliza principalmente en las instalariones que prestan servicio a las colectividades de más dc 100.000 habitantes. El empleo de hiporlorito se limita, más o menos, a las instalac*ioncs que prestan ser- vicio a colectividades ron menos de 5.000 hahitantes y principalmente a las de menos de 1.000. En varios estados, se desinfecta el agua t,ratada. En poco más de la mitad de las instalaciones del psis la desinfección consiste en el tratamiento completo. La “cloración al punto de satura&n”, o sea la cloración hasta que deja un residuo libre aproverhable, que se introdujo en 1940, tuvo mucha aceptación.

La coagulación química y la sedirnenta- ción seguidas de la filtrarión de arena se aplica ron mucha freruenria PII el trata- miento de aguas de suprrfirie. T,os filtros de arena de arción lent,a, qut: acttian a razón de unos 4 millones de galones por acre al día, empezaron a utilizarse en Estados T:nidos hacia 1880, llegaron en su apogeo en 1914 a prestar servirio a 5 millones dc personas y luego su aplicac& disminuyi>, utilizándolos hoy día 117 instalaciones al servirio de 3,5 millones de personas. Los filtros de arena de arción rápida, que funrionan a razón dc unos 12.5 millones de galones diarios por arre, se adoptaron en el país desde 1890, y su empleo ha ido cn ronst,ante aumento. En 1948, las instalaciones de este tipo, al ser- vicio de 43 millones de personas, ascendían a

Not %3nbr-e 19551 AB-4STECIMIENTOS DE AGUA

FIG. 2.-Instalaciones de purijkació~n de agua en Alexandria, l’irqinia

Cortesía de Water and Seaage N’orks Magazine, E. C. A.

FIG. 3.-Galeyia de jltros en Dayton, Ohio

Cortesía de IYater and &wage \Y»rks Magazine, E. L‘. A.

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2.774. El 78 % de estas instalaciones utilizan filtros de gravedad, y las restantes, filtros a presión. Los filtros de gravedad se emplean, generalmente, tanto en las grandes como en las pequeñas instalaciones, mientras que los filtros a presión se utilizan sólo en las segun- das. En los últimos diez años ha ganado terreno el uso de filtros de antracita granu- lada, bien sola o en combinación con arena, en vez de utilizar únicamente arena. Este sistema se utilizaba aproximadamente en 52 instalaciones de filtración rápida, y que abastecían a 1,5 millones de personas en 1948. Por tener menos peso específico, la antracita permite un menor promedio de contracorriente. Existe una tendencia a utili-

zar filtros más toscos y mayores promedios de filtración a medida que un mejor control de la coagulación química permite la aplicación de agua más clara al filtro.

En los casos en que el agua no se suaviza el sulfato de aluminio sigue siendo el coagu- lante más utilizado en la coagulación química y sedimentación. Se usan también compuestos de hierro. Se utiliza, hasta cierto punto, el silicato de sodio tratado con ácido para facilitar el endurecimiento de los flóculos en aguas frías o en condiciones difí- ciles. Se ha hecho también cierto uso de depósitos de dos pisos para obtener un bajo promedio de rebose y ahorrar de esta manera, construcción y terreno.

FIG. 4.-Sala de cloracidn

Cortesía de Water and Sewage Korks JIagazine, E. C. -1.

Noviembre 19551 ABASTECIMIENTOS DE AGUA 445

El agua se ablanda en 779 instalaciones, las cuales suministran agua a 8,3 millones de personas. Por lo que se refiere al método de ablandarla, el 62 % de aquéllas (90 % de personas beneficiadas) emplean calcio, o calcio y sosa a la vez, y las instalaciones restantes (38 %) siguen el método del inter- cambio de iones (zeolita).

FIG. 5.-Depkto elevado

Los métodos de control del sabor y del olor, que en la mayoría de los casos consisten en la aplicación de carbón activado, se practican en el 10 % de las instalaciones del país, que sirven al 22 % de la población abastecida con agua tratada. La cloración hasta el punto de saturación se ha utilizado notablemente en el control del sabor y olor y se considera, además, como un valioso procedimento de desinfección. El bióxido de cloro, utilizado en varias instalaciones y que ha resultado eficaz para la eliminación de los sabores y olores causados por los fenoles en pequeñas cantidades, por las algas, materias orgánicas, hidrocarburos y materiales resist,entes a otro tratamiento, se está aplicando en creciente medida.

Probablemente la novedad más impor- tante adoptada en las instalaciones de agua en años recientes es la adición de fluoruro a fin de evitar la caries dental. En 1950 la fluoruración se empleaba en 62 sist,emas de agua que abastecían a 1,4 millones de per- sonas y en 1955, se amplió a un total de 1.067 colectividades, con un total de 20 4 millones de habitantes. Además, en 1955, han aprobado la fluoruración 339 colectivi- dades, cuya población es de 12,9 millones, si bien no se ha puesto aún en práctica.

Según datos publicados en 1953 la mí- nima concentración eficaz de AuoruLo en el agua potable expresada en partes por millón (ppm) es: en treinta estados y en el Distrito de Columbia l,O; en cuatro estados, 1,2; en tres estados, 0,8; en dos, 0,7 y finalmente en otros cuatro estados, 0,6; 0,5-1,5; 0,5-l.; v 0,4-l,O. No se ha hecho público aún la con- centración mínima correspondient,e a los cinco estados restantes. De acuerdo con el análisis del cost’o de la fluoruración en una

Cortesía de Water and Sewage Works Magazine, E. U. A.

colectividad de 25.000 habitantes, el im- porte anual per cápita es de diez centavos de dólar, y esta cifra decrece con el aumento de la población beneficiada.

CONTROL DE LABORATORIO

Se ha observado una firme tendencia a equipar en mejor forma los laboratorios del agua. En todas las instalaciones, a excepción de las pequeñas, se utilizan como norma los medidores de pH. Empiezan también a emplearse los fotómetros y espectrofotó- metros para las determinaciones colorim&ri- cas. Las titulaciones amperométricas del cloro residual han desplazado, en muchos casos, a los procedimient’os calorimétricos. Las mediciones de int,eracción con energía radiante o eléctrica van reemplazando o complementando a las mediciones de masa y volumen. Se está perfeccionando el filtro de membrana para el examen bacteriológico del agua y se ut,ilizará ca’da vez más, tanto en los problemas habituales de análisis de

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agua como en los casos especiales. Entre las principales ventajas atribuídas a este proce- dimiento se encuentran el ahorro de tiempo en la prueba de los microorganismos coli- formes, mayor precisión y economía en los gastos de material, de trabajo y de espacio.

instalaciones de agua. Para el almacenaje del agua los norteamericanos emplean co- rrientemente depósitos de arero y de hormi- gón.

CONCLUSIOPY

REDES DE DISTRIBUCION

La tubería de hierro fundido es la máe utilizada en las redes de distribución de agua. Sin embargo, va aumentando cl empleo de tuberías de concreto y de cemento- asbesto. La “hmerican Watcr Works hsso- ciation” y otros organismos han realizado progresos en la preparación o revisibn de especificaciones 0 normas relativas a las tuberías y a otros elementos de las redes de distribución. Se ha considerado, también, el empleo de tuberías de materias plásticas en el servicio de agua, lo que ha mostrado ciertas ventajas y ciertos inconvenientes. Se espera, de todas formas, que dicho ma- terial sea de utilidad en los métodos de las

Durante los últimos 50 años, la industria de suministros de agua y los organismos sanitarios de Estados Cnidos han realizado una labor encomiable y han cumplido en gran medida la t)area de ampliar cl suminis- t,ro de agua potable a una pohlaci6n urhana en const)ante cwcimirnto. 1,as enfermedades transmitidas por el agua han desaparecido, prá&camcnto, de todas las csiudades y pueblos. El aumento de pohlacirín, la expan- sión industrial, la deswntralizaci(>n del crecimiento metropolitano, la aparición de nuevas fuentes y tipos dr contaminarilin y la necesidad pública de más agua y de me,jor calidad, plant)ean nuevos problemas al ser- vicio de abastecimiento de agua, el cual necesit,ará mucha energía c ingenio para solucionarlos.

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