Historia y Desarrollo de la Tubería de Hormigón Armado
De Construmatica
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Nota: Este artículo ha sido creado gracias a ATHA en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. El contenido pertenece a la publicación Manual de Diseño y Cálculo para la Fabricación de Tuberías de Hormigón Armado, disponible en el sitio web .
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Desde el principio de la Historia hay datos que indican que las civilizaciones que se asentaban comenzaban a construir fortalezas para defenderse del enemigo, templos a sus dioses y, por último, obra civil para mejorar la calidad de vida de sus habitantes.
Dentro de la obra civil, la construcción de sistemas de alcantarillado es muy antigua: alrededor del 3750 AC se construyó en Nippur, India, el más antiguo del que se tienen referencias. Numerosas excavaciones arqueológicas han descubierto sistemas de drenaje como los de Tell Asmar, cerca de Bagdad, que datan del 2600 AC. Los minoicos en Creta (1700 AC) fueron maestros constructores. En el palacio de Minos en Knosos tenemos un conocimiento muy completo de los sistemas empleados tanto en la distribución de aguas para abastecimiento del palacio como en la evacuación de las aguas residuales del mismo. Los restos más antiguos corresponden a tuberías cerámicas de abastecimiento que se enchufaban de un modo casi perfecto y se conseguían juntas cementadas casi impermeables con pendientes muy reducidas. Los tubos cerámicos, muy perfeccionados, son troncocónicos y con cabezas de enchufe verdaderamente sofisticadas, para evitar que los remolinos disminuyeran la capacidad de transporte y produjeran sedimentación de arrastres. Además, permitían realizar alineaciones curvas mediante ligeros quiebros angulares en los empalmes.
Algunos de estos tubos troncocónicos llevan unos asideros, cuatro por pieza, muy útiles para su transporte y colocación. Una observación interesante que conocían ya el comportamiento de los vasos comunicantes, es decir, en último término, el fundamento del sifón.
Para evacuación se han encontrado grandes canales de losas de piedra unidas con cemento para llevar las aguas de lluvia. Son cajas tubulares de sección rectangular con capacidad para el paso de un hombre que los inspeccionase. El más importante de esos canales de evacuación es el del drenaje de la entrada Norte del palacio de Knosos, que recogía la mayor parte del agua del mismo y de sus aledaños. A este gran dren afluyen otros conductos que realizan la evacuación de tejados de toda la manzana o ínsula de dicho palacio.
Como ya se ha indicado, en los pueblos del Asia Menor y del Oriente Próximo se utilizaron los canales de fábrica para evacuar las aguas excedentes de la ciudad, pero cuando el sistema se puso verdaderamente a punto fue en Grecia, concretamente en Atenas y en Corinto con canales rectangulares cubiertos con losas planas, que a veces formaban parte del pavimento de las plazas o calles. El denominado Gran Dren tenía sección normal rectangular de 1,00 x 1,00 m. A él afluían otros drenes secundarios.
También existieron redes de alcantarillado mediante canales rectangulares cerrados en Atenas, así como algunas cloacas importantes. Una de ellas atravesaba la ciudad de Este a Oeste, con pozos de registro de hasta 6 m de profundidad. En uno de sus tramos había una cubierta abovedada en cañón de 4,20 m de diámetro, construida con piedra del Pireo en sillares avanzando por hiladas sucesivas en voladizo, lo que parece indicar época micénica. En otras zonas era de fábrica de ladrillo con dimensiones menores.
El dominio romano supuso una revolución en cuanto a obra civil se refiere. Así, la construcción de grandes acueductos para abastecer a las pobladas ciudades romanas (Roma llegó a superar el millón de habitantes) junto con los sistemas de alcantarillado para transportar las aguas residuales, fueron los pilares del progreso urbano romano. Uno de los grandes éxitos de la ingeniería romana fue resolver el problema del saneamiento de las ciudades mediante el sistema de la red de cloacas que seguimos usando en la actualidad. Este venía ya facilitado por la organización geométrica de sus ciudades, con retícula rectangular de cardus y decumanus, y por el ejemplo de la organización también en retícula, pero ahora arborescente, de la distribución del agua.
Como ejemplo, podemos citar la Cloaca Máxima, que fue construyéndose paulatinamente desde el 200 a de C. Comenzó recogiendo el agua que discurría libremente en los valles que separaban las colinas del Septimontium, donde se habían asentado los primeros pobladores de la zona. La obra en sí se construyó en varias etapas: primero se excavó una gran zanja abierta a todo lo largo de cada valle, llevando sus aguas en el fondo, para desembocar en el Tíber. En una segunda fase la zanja se afirmó y cubrió, apeándola con hastiales de madera y techo de tablas, para después, en una tercera época, voltear una bóveda en cañón seguido, con hermosas dovelas de piedra. La última prolongación fue una desviación para recoger el arroyo del valle entre el Viminal y el Quirinal donde estuvo el primer establecimiento latino.
En la embocadura de esta gran obra se observa hoy una bóveda de 5,00 m de diámetro con tres roscas de dovelas de peperino de juntas alternadas. El detalle de la triple rosca hace indicar que no puede ser anterior al siglo I d.C. No se conoce la altura de la galería, aunque se dice que era igual al diámetro de la bóveda, otros autores la estiman en 10 m. En la actualidad el fango ha llegado hasta el nivel de arranque del arco.
La sección transversal varía según el trayecto, pues tuvo que construir en épocas muy diversas. En la primera zona, hasta el Foro Romano, tiene 2,10 m de altura, pero luego se ensancha llegando a 5 m en la zona de la desembocadura.
Las secciones de las cloacas romanas son de hastiales verticales y bóvedas de medio punto de dovelas radiales o bien con hastiales ligeramente inclinados y cubiertas de losa plana o también de ladrillo con cubierta en avances por vuelcos sucesivos. Las acometidas a la red se realizaban mediante tubos unidos a enchufe y cordón. Al ir haciéndose éstos más importantes se convertían en conductos rectangulares muy superficiales, que incluso se cubrían con las mismas losas del pavimento de la calzada o de las aceras. Los últimos ramales de la red iban en galería subterránea visitable con bóveda propia, dentro de la cual podían ir los conductos en tubería o en canal libre. En los nudos importantes de la red se disponían arquetas de bifurcación o de rotura de presión. Las redes de distribución del agua potable y las de evacuación de aguas negras y pluviales se disponían totalmente independientes para evitar la contaminación, tal y como se hace en la actualidad.
En las antiguas ciudades de Babilonia, en Jerusalén, en Bizancio y en París también se construyeron burdos pero funcionales drenajes. No sorprende el hecho de que estas ciudades eran conocidas por sus olores peculiarmente penetrantes y repugnantes.
En España, una ciudad donde se ha podido llegar a establecer un plano de la red de saneamiento es Mérida, en la cual se ha encontrado tuberías al realizar obras urbanas. En Toledo, cerca de la puerta musulmana de Bib el Mardon existe una salida de galería romana con un hermoso emboquillado del frente, que se atribuye al desagüe de una cloaca principal de la red correspondiente, aunque podría ser también una galería de desagüe del depósito romano correspondiente a las denominadas Cuevas de Hércules.
Existía la tendencia de construir las ciudades cerca de vías fluviales. Los antiguos británicos construyeron Londonium, el Londres actual, donde se unen el río Támesis y el riachuelo Fleet Street, porque querían estar cerca de aguas navegables y de las limpias aguas potables del riachuelo. A medida que el asentamiento creció, el agua se contaminó tanto con las aguas negras, que los residentes tuvieron que emigrar a otros lugares para conseguir agua potable. Cuando Londres se convirtió en una ciudad, el riachuelo Fleet Street se cubrió con piedra y se convirtió en drenaje combinado para aguas negras y pluviales. Por tanto podemos constatar que el hombre ha seguido, a través de los tiempos, este patrón universal: un asentamiento cerca del agua potable que finalmente se contaminaba con las aguas negras. Esa corriente natural se convertía en un drenaje que posteriormente se cubría con mampostería.
A medida que crecieron las grandes ciudades y la gente construyó casas permanentes, cada vez se arrojaban mayores cantidades de aguas negras, basura y desechos a las calles. Esta situación continuó hasta principios de siglo XIX cuando, gracias a los sistemas de distribución de agua, fue posible utilizar el agua para transportar aguas negras.
Hasta comienzos del siglo XIX no se registraron avances importantes en lo que se refiere a técnicas constructivas o modelos matemáticos de sistemas de saneamiento. En 1775 un ingeniero francés, Antoine Chezy, desarrolló una fórmula primitiva precursora de las desarrolladas posteriormente sobre cinemática y dinámica de fluidos.
La Revolución Industrial supuso una ruptura sin precedentes en la Historia de la Humanidad. Por primera vez los trabajos que el hombre hacía, eran realizados por máquinas. Aparece el consumo masivo, crecen las ciudades vertiginosamente, con todos los problemas sanitarios y de abastecimiento que ello conlleva. En este ambiente fue obligado el desarrollo de los primeros sistemas de alcantarillado y abastecimiento modernos, para no frenar el crecimiento urbano.
Los factores determinantes en el desarrollo de los sistemas de transporte de aguas se debieron a necesidades de abastecimiento, transporte y depuración de aguas residuales por motivos de salud pública, y de transporte de aguas para riegos agrícolas. Al crecer espectacularmente la población, se multiplicaron las necesidades de alimentación, lo que produjo la aparición de la producción agrícola masiva.
Los métodos de saneamiento no se desarrollaron hasta comienzos de 1840, cuando se construyó el primer alcantarillado moderno en Hamburgo (Alemania). El avance de este sistema consistía en que, por vez primera, las casas se conectaron al sistema de alcantarillado. Más tarde, las epidemias de cólera de Londres y París mediado el siglo XIX, pusieron de manifiesto la necesidad de construcción de sistemas de saneamiento más adecuados. En América, los sistemas de saneamiento se construían en pequeñas ciudades y con fondos particulares, razón por la cual no se pueden fechar muchas redes americanas. De la que se tiene constancia como más antigua es de la de Mohawk, en Nueva York, construida con hormigón en 1842.
La industria de tuberías de hormigón apareció durante el siglo XIX, una vez que los Estados de la Unión se dieron cuenta de la necesidad de los sistemas de saneamiento. Muchas de las redes de hormigón se construyeron antes de 1880, y muy pronto sus características de durabilidad comenzaron a ser patentes.
La red de París, fue construida a mitad de siglo XIX a base de piedra y cemento; en 1915, se examinó dicha red, concluyendo que su estado de conservación y uso era excelente. Con anterioridad, en 1881, se examinó la red de Viena de 20 años de antigüedad, determinando que su estado era idóneo para el transporte de aguas residuales.
En 1868 se instaló la red de saneamiento de San Luis, Missouri, fabricada con hormigón; dicha red fue revisada en profundidad en 1962 no encontrando ningún desperfecto de consideración.
Este comienzo esperanzador de la industria de las tuberías de hormigón se vio acrecentado con el desarrollo de teorías hidráulicas, mecánicas y la aparición de ensayos y normas que regulan la fabricación y puesta en obra de estas tuberías.
Hasta comienzos del siglo XVII Madrid no tenía alcantarillado. Es en esta época cuando el Corregidor Villorias inicia la construcción de los colectores de la Plaza de Leganitos y de la Carrera de San Jerónimo. Sólo los privilegiados podían evacuar sus aguas residuales a través de esas alcantarillas, ya que el resto de los madrileños se veían obligados a lanzar las suyas a la vía pública mediante el consabido grito "¡Agua va!".
Hasta el año 1760, bajo el reinado de Carlos III, no se adoptaron medidas serias para resolver el problema del saneamiento de la ciudad. Bajo este mandato se construyeron 1.840 metros de alcantarillado, que paliaron en parte los problemas higiénicos de la creciente población madrileña.
Entre los años 1850 y 1864 se realiza la construcción de 15 colectores que constituyen, de hecho, una verdadera red primaria de 75 km de longitud y que afecta a las zonas más pobladas de Madrid. En esta época la población de Madrid asciende a 217.00 habitantes.
A partir de esa fecha el crecimiento de la ciudad es vertiginoso, agravando con ello los problemas sanitarios que se derivan del aumento de aguas residuales y desechos sólidos. En cien años, desde 1843 a 1940, la población aumenta en 800.000 habitantes. Entre 1950 y 1960, el número de habitantes es de 2.259.931, y en 1970 la cifra salta a 3.201.234.
En 1977 la red de alcantarillado de la ciudad de Madrid tenía una longitud de 4.571.130 metros. Esta red era totalmente insuficiente así como los sistemas de depuración de Madrid, que vertía en ese mismo año a los ríos Manzanares y Jarama 400 toneladas diarias de sólidos con el agua residual.
Mediante el Plan de Saneamiento Integral de Madrid se amplía y mejora el sistema de depuración de las aguas y se construyen 160 colectores de la Red Secundaria y otros 12 de la Red Principal. Mediante este Plan, finalizado en 1983, y una constante mejora y renovación del sistema se consiguió satisfacer provisionalmente las necesidades de la Villa y Corte.
El ensanche de la ciudad con la creación de nuevos barrios ha requerido la ejecución y puesta en marcha del nuevo Plan de Saneamiento Integral de la ciudad, que se está construyendo en la actualidad.