ES2938191T3 - Sistema de almacenamiento de agua para regiones áridas y procedimiento para ello - Google Patents

Abstract

Se reivindica un sistema de almacenamiento de agua que puede utilizarse, en particular, en regiones áridas o semiáridas, predominantemente en regiones semiáridas tropicales y subtropicales, y que puede absorber preferentemente agua recuperada de recursos hídricos renovables de una captación de agua adecuada y almacenar dicha agua bajo tierra. El sistema comprende: - uno o más dispositivos para recuperar y recoger el agua de las precipitaciones estacionales que se producen con frecuencia en forma de fuertes lluvias en las regiones subtropicales semiáridas, o que se originan en otros recursos hídricos y se almacenan, - al menos una cámara de depósito para almacenar agua, estando conectada la cámara de depósito a dispositivos para recoger agua, - uno o más dispositivos para drenar agua. El sistema se caracteriza porque la cámara del depósito tiene una construcción multipared, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de almacenamiento de agua para regiones áridas y procedimiento para ello

La presente invención se refiere a un sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 1, preferentemente para regiones semiáridas o para regiones áridas para la recepción y el almacenamiento de agua, estando instalado el sistema de almacenamiento de agua bajo tierra comprendiendo uno o varios dispositivos para obtener agua a través de regiones de captación de agua adecuadas de precipitaciones estacionales y agua de otros recursos hídricos para su almacenamiento, y conteniendo al menos un espacio de almacenamiento o tubo de almacenamiento para esta agua, que está conectado a uno o varios dispositivos para la recepción de agua y contiene uno o varios dispositivos para la extracción de agua, que en cuanto a su desarrollo de sistema está concebido en funcionalidad y durabilidad según criterios de eficiencia de costes.

La creciente demanda de agua potable y utilitaria, provocada por ejemplo por el crecimiento de la población y la demanda de civilización, requiere soluciones sostenibles para asegurar las áreas de asentamiento existentes, especialmente en las áreas semiáridas del interior, así como en áreas que anteriormente no eran aptas como regiones urbanizables debido a la falta de disponibilidad de agua. Este tipo de soluciones en las regiones semiáridas ciertamente se pueden lograr a través de la extracción de recursos hídricos regenerativos a través de precipitaciones estacionales, especialmente en áreas en las que estas precipitaciones suelen ocurrir en forma de lluvia intensa. Las estadísticas de precipitación anteriores están influenciadas negativamente por el cambio climático en las regiones semiáridas y crecientemente también en regiones no semiáridas con escasez de lluvia, lo que en el futuro afectará a la capacidad de bombeo de los manantiales existentes y, en el caso de abastecimiento de agua a través de pozos, bajará el nivel del agua subterránea si aumenta la extracción.

En regiones semiáridas del interior ya hace siglos se hacía extracciones de manantiales y se explotaban acuíferos mediante procedimientos complejos para el abastecimiento de agua regional. Si los acuíferos eran productivos, los pozos podían cubrir las necesidades regionales de agua. Con la posibilidad de desalinizar el agua de mar, surgieron nuevas posibilidades de urbanización cerca de la costa de regiones semiáridas y áridas, con la consecuencia de que la densidad de población aumentó desproporcionadamente a lo largo de las costas, especialmente porque los crecientes déficits de agua en el interior restringió la expansión de la actividad de asentamiento en el interior.

Los déficits de agua a menudo se producen por la salinización de pozos debido al aumento de la extracción de agua con el descenso simultáneo del nivel del agua subterránea. Cerca de la costa, esto provoca la salinización de las zonas costeras por la incorporación de agua de mar con consecuencias negativas para la utilización agrícola de los suelos. En muchos casos, la disminución de las precipitaciones y/o el aumento de la extracción de agua a través de pozos es en parte responsable de ello, lo que crea un bajo gradiente de presión en la tierra y al mismo tiempo afecta a las capacidades de bombeo de manantiales en regiones montañosas y al enriquecimiento de los acuíferos por falta de precipitaciones. Es probable que esta tendencia aumente a medida que avanza el cambio climático, lo que conducirá a dificultades adicionales en el abastecimiento regional de agua potable y utilitaria en el interior.

En la actualidad, se está intentando crecientemente compensar los déficits hídricos de agua potable y utilitaria en regiones interiores semiáridas o en regiones deficitarias hídricamente mediante agua de mar desalinizada, a través de tuberías. En países árabes, la energía requerida para ello se cubre actualmente principalmente a través de combustibles fósiles, lo que a su vez repercutirá fomentando el cambio climático.

En muchos estados con regiones semiáridas definitivamente hay recursos hídricos regenerativos, que en las regiones subtropicales semiáridas se producen en solo unos pocos eventos principalmente estacionales como lluvias intensas. La cantidad de precipitación en algunas de estas regiones a menudo alcanza los 400 mm por año y más, por lo que estas precipitaciones suelen producir inundaciones de agua. Por falta de barreras naturales tales como, por ejemplo, por la vegetación, se pone en peligro la población y se causan daños importantes a la infraestructura.

El documento WO 2006/095384 describe un módulo de tuberías para un depósito de almacenamiento que presenta una multiplicidad de tuberías rígidas erigidas verticalmente, dispuestas en dirección horizontal a una distancia W predeterminada y un dispositivo de acoplamiento de tuberías para unir las tuberías rígidas dispuestas paralelamente entre sí. El módulo de tuberías está cubierto por una placa delgada y forma un depósito de almacenamiento.

El documento US2014/0346009 divulga un sistema para recolectar agua de lluvia del techo de una casa u otro edificio, que se escurre a través de bajantes y se conduce a través de una tubería de recolección a un sistema de filtrado. Desde el sistema de filtrado, el agua de lluvia recolectada es conducida por fuerza de gravedad a uno o varios depósitos de almacenamiento. En caso de necesidad, el agua de lluvia formada se puede bombear desde los depósitos de almacenamiento a un sistema de riego a través de un sistema de distribución.

En el documento US 1.435.097 se describe una cisterna que presenta una cámara inferior y una superior y un filtro que separa las dos cámaras entre sí, así como medios para extraer el líquido de la cámara inferior. Además, en la cámara inferior cerca del fondo está dispuesta una tubería que se extiende hacia arriba desde el fondo de la cámara inferior y está comunicada con el entorno exterior y a través de la cual se puede extraer agua. Si la presión del agua es demasiado baja, se puede introducir aire en la cámara inferior a través de otra tubería, lo que aumenta la presión del agua.

El documento JP H09221773 divulga una caldera a prueba de terremotos y estanca al agua, cuya pared se compone de un gran número de bloques individuales que están separados entre sí respectivamente por una pared de separación. Los bloques individuales presentan un espacio intermedio entre las cubiertas interior y exterior, en el que se vierte el hormigón.

Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar un sistema de almacenamiento de agua que, particularmente en regiones semiáridas o en regiones áridas, sea capaz de recoger precipitaciones estacionales, que caen preferentemente en forma de lluvia intensa, de regiones de captación de agua adecuadas (área de captación), y almacenar esta agua hasta la próxima temporada de lluvias, a ser posible manteniendo la calidad del agua, de manera que durante el período seco pueda ponerse a disposición de la población como agua potable y, dado el caso, como agua utilitaria, por ejemplo, para la agricultura. Por este objetivo, se puede cerrar otra brecha en la demanda para utilizar el sistema de almacenamiento de agua en todas partes para almacenar agua procedente de otros recursos hídricos, lo que no se refiere solo a las regiones semiáridas.

Por consiguiente, el objetivo de la presente invención es un sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 1 para regiones semiáridas o para regiones áridas a través de la obtención de recursos hídricos regenerativos de regiones de captación de agua adecuadas y su recepción y almacenamiento, estando dispuesto el sistema de almacenamiento de agua bajo tierra, comprendiendo

- uno o varios dispositivos para obtener y recibir agua procedente de precipitaciones estacionales que en regiones subtropicales a menudo se producen como fuertes lluvias o que provienen de otros recursos hídricos para su almacenamiento,

- al menos un espacio de almacenamiento para almacenar agua, que está conectado a dispositivos para recibir agua,

- uno o varios dispositivos para extraer agua,

el espacio de almacenamiento tiene una estructura de paredes múltiples, teniendo la pared orientada hacia fuera tal estabilidad que resiste la presión tectónica y una pared interior puede absorber la presión del agua así como eventos tectónicos, y se caracteriza porque la pared exterior (14) está formada por dovelas (15) en las que están introducidos o sobre las que se pueden aplicar diferentes dispositivos que son adecuados por un lado para la fijación de las paredes de separación (6) a la pared exterior (14) y por otro lado permiten la vinculación de la pared exterior ( 14) a una pared interior estabilizadora (18), dado el caso, a través de elementos de conexión específicos, con la condición de que el dispositivo para la recepción y extracción del agua, que al mismo tiempo forma el acceso a los espacios de almacenamiento, esté dispuesto por encima del nivel de agua del agua almacenada.

Con el sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la invención es posible absorber rápidamente las precipitaciones que caigan en forma de lluvia fuerte en regiones semiáridas, y conducirlas a una o varias cámaras de almacenamiento y almacenar el agua absorbida durante un período de tiempo prolongado, incluso a temperaturas superiores a 25 C, de modo que el agua almacenada durante un período de varios meses pueda usarse paulatinamente como agua potable y/o agua utilitaria, por ejemplo para la agricultura. También es posible compensar déficits hídricos regionales y suprarregionales suministrando estos u otros recursos hídricos y almacenándolos en dichos sistemas de almacenamiento de agua. El sistema para el almacenamiento de agua de acuerdo con la invención está concebido de tal manera que el agua almacenada puede protegerse contra contaminaciones.

El sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la invención se utiliza preferentemente en regiones áridas o en áreas que dispongan de áreas de captación de agua adecuadas (áreas de captación). Esta área de captación se caracteriza por el hecho de que ya existen vías naturales de drenaje para aguas pluviales, lo que supone una ventaja para recibir este volumen de agua mediante medidas de ingeniería hidráulica correspondientes. A través de dispositivos adecuados que al mismo tiempo contribuyen a reducir la carga del lecho, el agua de lluvia se recoge a través de presas autolimpiantes y, en su caso, presas intermedias y se suministra al sistema por conductos auxiliares o tuberías. Los sistemas de transporte necesarios para el almacenamiento de agua (bombas, etc.), incluido el sistema de tuberías, deben estar dimensionados de tal manera que en un corto período de tiempo puedan ser recibidas grandes cantidades de agua y ser conducidas al espacio de almacenamiento. Con estas medidas, se reduce al mismo tiempo el riesgo de inundación regional, lo que reduce los daños a la infraestructura.

Un objetivo de la presente invención es poder recibir o almacenar grandes cantidades de agua en poco tiempo. Por lo tanto, los espacios de almacenamiento correspondientes no solo deben tener grandes volúmenes, sino que también deben permitir la optimización de costes en relación con su estabilidad como construcción subterránea. Se ha demostrado que es especialmente preferente que el espacio de almacenamiento esté formado a través de tubos de túnel, como los que se instalan normalmente para vías de tráfico. Los materiales a partir de los que se fabrican los tubos de túnel se conocen desde hace mucho tiempo, y además se sabe que tienen suficiente estabilidad y que la construcción subterránea de tubos de túnel puede ser dominada tecnológicamente.

Por razones de seguridad, para dominar la calidad del agua y para el funcionamiento y el servicio, resulta ventajoso si el espacio de almacenamiento para el agua está dividido, mediante paredes de separación, en unidades de almacenamiento individuales que preferentemente puedan unirse entre sí. Cada unidad de almacenamiento debe estar conectada a dispositivos para la recepción y dispositivos para la extracción de agua, de manera que cada unidad de almacenamiento pueda ser manejada y, en caso de necesidad, ser mantenida o reparada, por separado e independientemente de otras unidades de almacenamiento. La estructura en términos de forma y diseño de las unidades de almacenamiento individuales permite compensar las condiciones de presión preferentemente entre las unidades de almacenamiento individuales, de modo que se pueden ahorrar costes en la construcción de las paredes de separación de las unidades de almacenamiento individuales, que también pueden denominarse paredes intermedias.

Las unidades de almacenamiento individuales deben poder conectarse entre sí a través de dispositivos adecuados, por ejemplo, sistemas de tuberías, correderas, válvulas y/o bombas, de modo que las unidades de almacenamiento puedan llenarse o vaciarse juntas a través de aberturas cerrables en las paredes de separación o individualmente a través de un control de sistema. Estos componentes individuales, incluidos los posibles conductos de entrada y de salida para el agua, están dispuestos preferentemente dentro de las escotaduras de las paredes intermedias/paredes de separación y, sobre todo, en un túnel de abastecimiento. De esta manera, es posible que a través de un dispositivo para la recepción de agua, que se encuentra más cerca de la entrada de agua, el agua introducida fluya o pueda ser transportada desde la primera unidad de almacenamiento a través de cada unidad de almacenamiento individual superior, directamente hasta el final del espacio de almacenamiento completo, existiendo una conexión directa e indirecta entre las unidades de almacenamiento, que puede ser interrumpida, para minimizar la presión sobre las paredes de separación de unidades de almacenamiento adyacentes. Este es siempre el caso cuando la unidad de almacenamiento más cercana a la entrada de agua está llena. A través del control de sistema, con compensación de presión de unidades de almacenamiento adyacentes, también se puede llenar por separado cada unidad de almacenamiento individual.

A cambio, el agua que se extrae para el consumo después de que se hayan llenado las unidades de almacenamiento puede fluir desde las unidades de almacenamiento superiores del espacio de almacenamiento, con compensación de presión de las unidades de almacenamiento adyacentes, en dirección hacia el dispositivo de extracción de unidades de almacenamiento más bajas o vaciarse individualmente con compensación de presión de unidades de almacenamiento adyacentes. En el caso de que no se puedan utilizar unidades de almacenamiento individuales, se pueden separar de otras unidades de almacenamiento. Por razones de seguridad y para evitar que el túnel de abastecimiento se inunde con agua, el túnel de abastecimiento está dispuesto preferentemente por encima del nivel del agua del espacio de almacenamiento o de las unidades de almacenamiento individuales.

A diferencia de las cisternas conocidas construidas desde la antigüedad, el espacio de almacenamiento de la presente invención no consiste en un espacio hueco configurado de forma más o menos cuadrada o rectangular que se llena con agua desde arriba, sino que es preferentemente un espacio hueco alargado, por ejemplo en forma de un túnel. Estos tubos de túnel tienen la ventaja de que el agua almacenada apenas puede entrar en contacto con factores de influencia que son sustancialmente responsables de la contaminación externa, y al mismo tiempo, por falta de la acción de luz natural, se puede reducir por ejemplo el crecimiento de algas.

Preferentemente, el espacio de almacenamiento tiene tal pendiente que la presión sobre las paredes de separación de las unidades de almacenamiento individuales es lo más baja posible cuando las unidades de almacenamiento adyacentes están completamente llenas, pero hay una zona que no se inunda con el agua almacenada y que puede usarse para acceder desde la pared de separación, situada por encima, de una unidad de almacenamiento a la unidad de almacenamiento situada por debajo.

La pared del espacio de almacenamiento o de las unidades de almacenamiento tiene varias funciones. Por un lado, la pared debe ser lo suficientemente estable para resistir la presión tectónica externa, y por otro lado, debe garantizarse que el espacio de almacenamiento o las unidades de almacenamiento individuales puedan absorber la presión del agua y los eventos tectónicos. El agua también debe poder almacenarse durante un tiempo prolongado y a temperaturas superiores a 25 °C. Para cumplir estas funciones ha resultado ser ventajoso que la pared esté constituida por una pared exterior y una pared interior. La pared exterior es preferentemente una pared de hormigón que por regla general está reforzada con acero de construcción y se puede formar, por ejemplo, a partir de dovelas habituales en la construcción de túneles. Si el espacio de almacenamiento o el tubo de almacenamiento completo está concebido en forma de un tubo de túnel con la tecnología de excavación de túneles, la pared exterior corresponde al grosor de dichas dovelas. La pared interior, que tiene una estructura de dos paredes o de múltiples paredes o múltiples capas, una pared interior estabilizadora de al menos 20 cm de grosor, una capa interior aplicada sobre esta de hasta algunos cm de grosor y, dado el caso, uno o más recubrimientos interiores aplicados sobre la capa interior, que pueden ser del orden de mm, se fabrica preferentemente a partir de diferentes mezclas de hormigón especiales o mezclas de mortero, estando incorporado en la pared interior estabilizadora y en la capa interior un material de refuerzo exento de corrosión. Sin embargo, a diferencia de la pared interior estabilizadora, en la capa interior está incorporada una rejilla exenta de corrosión que es conductora de electrones y al mismo tiempo tiene una alta estabilidad de material y buenas propiedades como material de refuerzo. La capa que entra en contacto con el agua almacenada suele ser un mortero apto para el almacenamiento de agua.

Las capas individuales de la pared interior del espacio de almacenamiento y la pared interior hacia la pared exterior pueden unirse entre sí a través de elementos de conexión específicos, preferentemente a través de tales medios o dispositivos resistentes a la corrosión. Para este fin, basado en bases de cálculo, en los segmentos de tubería correspondientes se encuentran dispositivos en los que, por un lado, se incorporan o se pueden fijar elementos de conexión a la pared interior estabilizadora y, por otro lado, tales para la fijación de las paredes de separación. Además, resulta necesario que, después de su implementación, las dovelas se hagan rugosas en su lado cóncavo para unir mejor la pared interior de estabilización a la pared exterior.

Para evitar o al menos reducir las pérdidas de material en la capa que entra en contacto con el agua almacenada, debido a influencias mecánicas y/o hidroquímicas, resulta ventajoso usar para depósitos de agua el mortero habitual o placas como componentes con un alto grado de dureza y/o una alta resistencia química al agua, que están alisados por rectificado en su superficie según sea necesario, como por ejemplo gres porcelánico. Debido al radio interior de la pared del depósito, estas placas o componentes deben tener el tamaño y la configuración adecuados. Habitualmente, dichos componentes están encolados en red entre sí para un mejor procesamiento. En lugar de una red portadora de este tipo, resulta ventajoso usar para ello una rejilla exenta de corrosión que tenga una alta estabilidad de material y buenas propiedades como material de refuerzo, y al mismo tiempo conduzca electrones, para lo cual es adecuado, por ejemplo, el carbono. El revestimiento de placas o sus componentes individuales, que se pueden aplicar sobre la rejilla exenta de corrosión y eléctricamente conductora mediante adhesivos de red adecuados, se aplican sobre la pared interior estabilizadora con materiales de relleno y juntas adecuados, es decir que forman la capa interior, por lo que se puede prescindir de recubrimientos interiores.

Para garantizar la funcionalidad del sistema de almacenamiento completo, resulta ventajoso segmentar el espacio de almacenamiento, es decir, separar las unidades de almacenamiento individuales entre sí con paredes de separación. El cuerpo base de las paredes de separación, que puede tener un grosor de hasta 2 m y dado el caso más, habitualmente debe ser de hormigón, pero usando un material de refuerzo exento de corrosión. Este cuerpo de base se ancla a las dovelas de la pared exterior a través de dispositivos adecuados que se introducen en las dovelas de la pared exterior o se someten a estas. La pared interior estabilizadora aplicada sobre el cuerpo base de la pared de separación, la capa interior y, dado el caso, recubrimientos interiores adicionales son preferentemente de construcción aproximadamente idéntica a los que se aplican en la pared exterior, y la pared interior estabilizadora así como otras capas aplicadas en esta, la capa interior así como los recubrimientos interiores, se fusionan con la estructura de capa que está aplicada en la pared exterior.

Por encima de su mitad superior, el cuerpo principal de la pared de separación debe tener una escotadura interior para colocar en esta, por ejemplo, bombas de aspiración, lo que es esencial para su actividad funcional a causa del diámetro interior de más de 10 m de las unidades de almacenamiento individuales. Estas bombas sirven para la extracción de agua o la compensación de presión entre unidades de almacenamiento adyacentes, incluso si las unidades de almacenamiento deben hacerse funcionar por separado, y al mismo tiempo se pueden usar como bombas de recirculación para el agua almacenada si no están previstas bombas separadas para este fin. La escotadura en la pared de separación, por un lado, conduce además a un ahorro de material y, por otro lado, hace posible controlar directamente el agua almacenada con los métodos y procedimientos manuales y técnicos habituales, ya que también hay un contacto visual directo a través de una abertura de al menos 1 m de altura hacia la unidad de almacenamiento situada más abajo, que se puede cerrar a través de un dispositivo. La altura de esta abertura se correlaciona con el nivel del agua que resulta de la pendiente del espacio de almacenamiento y también permite, en caso de necesidad, el acceso a la unidad de almacenamiento situada a más profundidad, así como la toma de muestras manual. El acceso a la escotadura de las paredes de separación se puede lograr a través de un túnel de conexión al túnel de abastecimiento común situado por encima del nivel del agua, que también contiene los conductos de entrada y de salida para las unidades de almacenamiento adyacentes, es decir, para llenar o vaciar las unidades de depósito. El dimensionamiento de este túnel de conexión debe estar concebido de tal manera que se pueda estar de pie dentro del mismo, que sea posible un reemplazo de material sin obstáculos, y que puedan instalarse los conductos de entrada y salida y otros conductos de abastecimiento con la ventilación.

El almacenamiento prolongado de agua a temperaturas más altas, especialmente a temperaturas superiores a 25 °C, conlleva grandes dificultades, ya que a temperaturas más altas suele aumentar el crecimiento bacteriano. En particular, si el sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la invención ha de ser instalado en regiones subtropicales semiáridas o como sistema de almacenamiento de agua en regiones áridas o tropicales, el agua almacenada estará expuesta a temperaturas superiores a 25 °C que para posibles bacterias presentes en el agua, como por ejemplo las legionelas, es una temperatura óptima de crecimiento. Para frenar el crecimiento de bacterias, se ha demostrado ser ventajoso tomar medidas de efecto antimicrobiano de tal manera que la capa interior y/o, dado el caso, el (los) recubrimiento(s) interno(s) aplicado(s) sobre la misma y/o el material de relleno y/o de juntas en el caso del revestimiento de placas, contengan aditivos y/o sustancias formadores de iones o estén expuestas a estos, que tengan un efecto bactericida, antiviral y/o fungicida. Ejemplos de iones adecuados son los iones de plata y/o de cobre u otras sustancias que también pueden estar presentes como nanopartículas, que tienen un efecto descontaminante. Para ello ha demostrado ser ventajoso, por ejemplo, disponer en las cámaras de almacenamiento individuales electrodos autoconsumibles que emiten iones de efecto bactericida, antiviral y/o fungicida, preferentemente electrodos de plata o cobre. El agua también se puede descontaminar mediante radiación UV, tratamiento con láser y procedimientos y procesos electrotécnicos.

Se ha detectado que en el almacenamiento de agua, particularmente si el agua contiene iones o si para el tratamiento antimicrobiano del agua se usan electrodos que emiten iones, se forman corrientes. Para disipar estas corrientes resulta ventajoso que la capa interior contenga componentes conductores eléctricamente y puestos en red entre sí mediante elementos de conexión y que también sean resistentes a la corrosión, como por ejemplo materiales de carbono. De esta manera, es posible evitar corrientes de fuga o disiparlas a través de dispositivos adecuados a través del material de carbono, lo que también es aplicable a sobretensiones y, dado el caso, sirve para proteger contra rayos.

La administración y el control para recibir y extraer el agua de las unidades de almacenamiento individuales y la supervisión del sistema de almacenamiento de agua en su conjunto se realizan normalmente con la ayuda de sondas de medición, sensores y medidas técnicas que están conectadas a las instalaciones de procesamiento de datos y sistemas de control correspondientes. De esta manera, se consigue una automatización del almacenamiento de agua del sistema de almacenamiento correspondientes, se asegura la garantía de calidad del agua almacenada y se garantizan los estándares de seguridad para su funcionamiento.

Formas de realización particularmente preferentes de la presente invención están representadas en las figuras adjuntas. Muestran:

la figura 1: una sección a través de un sistema de almacenamiento de agua en la dirección longitudinal;

la figura 2: una sección a través del sistema de almacenamiento de agua en el plano de sección B-B;

la figura 3a: una sección a través de un sistema de almacenamiento de agua en el plano de sección C-C en la dirección de la pared de separación superior (sin túnel de abastecimiento);

la figura 3b: una sección a través de un pared de separación en el plano de sección A-A;

la figura 4: un fragmento de la pared del espacio de almacenamiento.

Nota: Las figuras 1 a 4 muestran, a escala, una forma de realización preferente del sistema de almacenamiento de agua con un diámetro de escudo de 12 m, que a menudo se basa en valores empíricos. Las divergencias en las condiciones in situ, que se basan, por ejemplo, en principios tectónicos, geológicos y estáticos, dan lugar a otras especificaciones en función de cada caso. Por razones de representación, el radio del diámetro del escudo en la figura 4 no está a escala, al igual que las formas de representación indicadas bajo las cifras I-IV para la estructura de capas adicional aplicada en la pared interior estabilizadora.

La figura 1 muestra un alzado lateral del sistema de acuerdo con la invención en la dirección longitudinal con un espacio de almacenamiento 3 que en el ejemplo de realización representado aquí está formado por un tubo de túnel y está dividido en segmentos, en unidades de almacenamiento 5. Por encima del espacio de almacenamiento 3 está dispuesto un túnel de abastecimiento 4, desde el cual parten accesos 8 (véase la figura 2) a cada unidad de almacenamiento 5, en concreto, a las paredes de separación 6 (véanse las figuras 2, 3b) de las unidades de almacenamiento 5. La construcción de estos tubos de túnel 3 en el subsuelo/en la roca puede realizarse por medio de las tecnologías conocidas en la construcción de túneles y/o minería. Preferentemente, el túnel o el tubo del túnel se hace avanzar bajo tierra desde un punto de inicio adecuado, en concreto, con una longitud que corresponde al volumen de almacenamiento deseado del espacio de almacenamiento 3 dependiendo del diámetro interior de una unidad de almacenamiento. Si el espacio de almacenamiento 3 se construye en forma de tubos de túnel por medio de la tecnología de excavación de túneles conocida por el estado de la técnica, ha resultado ser ventajoso un diámetro de escudo de la tuneladora de entre 10 y 14 m ha demostrado ser ventajoso de acuerdo con el estado de la técnica actual. El espacio de almacenamiento 3 representado en la figura 1 tiene, partiendo de la entrada del agua que ha de ser almacenada, un ángulo de pendiente a que en función del volumen de almacenamiento predefinido puede ser de hasta 3.500 m3 por unidad de almacenamiento 5 y cuyo diámetro interior puede oscilar entre 1 y 2 grados angulares según las bases de cálculo, pudiendo variar hacia arriba y hacia abajo en función de la forma realización. Por el nivel del agua, a causa del ángulo de pendiente a, resulta una superficie no humectada por el agua en la pared de separación 6 situada por encima de cada unidad de almacenamiento 5, que sirve como abertura 17b cerrable para la unidad de almacenamiento 5 inferior. Esto resulta ser ventajoso por razones de funcionamiento, de servicio y de seguridad y constituye una de las bases de cálculo para el ángulo de pendiente a del espacio de almacenamiento 3, debiendo ser esta abertura 17b de al menos 1 m de altura.

La longitud del espacio de almacenamiento 3 o del tubo de almacenamiento depende de la cantidad deseada de almacenamiento en función del volumen de agua que se ha producido según el "peor de los casos" por año, teniendo en cuenta las expectativas de precipitación a largo plazo, si no se trata de sistemas conjuntos para el aprovisionamiento de agua. Por razones económicas, el espacio de almacenamiento 3 completo está constituido por dos espacios de almacenamiento 3 que discurren a ser posible paralelamente y a los que está asignado respectivamente un túnel de abastecimiento 4, preferentemente justo por encima del nivel de agua del espacio de almacenamiento 3 o de las unidades de almacenamiento 5 individuales, para cumplir al mismo tiempo con los requisitos estandarizados para la seguridad de funcionamiento del sistema de almacenamiento en su conjunto. En este sentido, se puede partir de un desarrollo del sistema bajo criterios de eficiencia de costes.

Dependiendo de las circunstancias locales, según el volumen de almacenamiento deseado, en cuanto al espacio de almacenamiento 3 puede tratarse de túneles ciegos, al final de los cuales solo hay una salida, o de túneles de paso. En el caso de túneles de paso, la ubicación del paso, por ejemplo a través de una montaña, debe elegirse en función del volumen de almacenamiento previsto o del diámetro interior de los tubos de almacenamiento, de manera que se corresponda con el ángulo de pendiente a del espacio de almacenamiento 3. En caso contrario, se debe realizar una excavación de túnel ascendente y, a partir de un tramo calculado, descendente respetando el ángulo de pendiente a. Lo mismo puede hacerse también bajo tierra si existen condiciones geográficas favorables.

Si, por ejemplo, con un abastecimiento regional de 4000 habitantes, se toma como base un consumo de 110 litros de agua por habitante y día para asegurar el abastecimiento de agua potable y, en su caso, utilitaria, lo cual es realista para la actividad del asentamiento rural en los estados árabes, así como en los países emergentes e industrializados, menos para los países en desarrollo, tendrían que estar disponibles aproximadamente 160.000 m3 agua por año según el "peor de los casos". En este contexto, si se hacen funcionar dos espacios de almacenamiento 3 por sistema de almacenamiento (véase la figura 2), con un diámetro de escudo de 12 m menos la pared, resultaría una longitud de tubo de almacenamiento de aproximadamente 1000 m respectivamente.

El agua que habitualmente se produce en regiones semiáridas subtropicales, generalmente por fuertes lluvias, que se obtiene a través de medidas de ingeniería hidráulica en áreas de captación de agua seleccionadas, se almacena de forma intermedia a través de presas intermedias y en la presa principal y el sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la invención. a través de conductos auxiliares y/o de entrada auxiliares que conducen el agua a las tuberías de entrada 9 en el túnel de abastecimiento 4. Las tuberías de entrada 9 deben cumplir los requisitos en términos de cantidad y sección transversal. El agua captada puede liberarse previamente total o parcialmente de sedimentos y/o materia en suspensión a través de medidas de ingeniería hidráulica adecuadas, por ejemplo, a través de gaviones y/o presas intermedias autolimpiantes, así como a través de prefiltros adicionales. A continuación, el agua que ha sido previamente depurada de esta manera se alimenta al sistema de almacenamiento de agua y se almacena.

El espacio de almacenamiento 3 está dividido en unidades de almacenamiento 5 individuales a lo largo de la longitud total del espacio de almacenamiento, ya que la experiencia ha demostrado que la calidad del agua se puede controlar mejor a través de volúmenes de almacenamiento más pequeños. La división en unidades de almacenamiento 5 se realiza mediante paredes de separación 6 (véase la figura 3b). Estas paredes de separación 6 se componen de un cuerpo base 17 que por motivos estáticos puede tener diferentes formas de realizaciones. Este cuerpo base 17 está anclado a las dovelas 15 de la pared exterior 14, para lo cual se introducen y/o fijan los correspondientes dispositivos a las dovelas 15 de la pared exterior 14 distribuidos según bases de cálculo en función de las condiciones locales (no está representado). Los cuerpos de base 17 de las paredes de separación 6 contienen preferentemente escotaduras 17a por encima de su mitad superior para instalar en estas bombas de aspiración para la extracción de agua, para la compensación de presión entre unidades de almacenamiento 5 adyacentes y para la recirculación del agua almacenada y, en caso de necesidad, instalar sistemas de filtrado. Por un lado, estas escotaduras conducen a una reducción de material y peso, por otro lado, se hace posible el alojamiento de sondas de medición, sensores e instalaciones técnicas, así como el control directo del agua almacenada, ya que también hay contacto visual a través de una abertura 17b que puede cerrarse mediante un dispositivo, hacia la unidad de almacenamiento situada a más profundidad. Esta abertura 17b también permite el acceso a la unidad de almacenamiento situada más abajo, en caso de necesidad. Las paredes de separación 6 pueden contener dispositivos (no mostrados aquí) con los que se puede transportar agua desde una unidad de almacenamiento directamente a la siguiente cámara de almacenamiento, por ejemplo a través de correderas, válvulas o bombas, así como aberturas o esclusas para salidas de emergencia en caso de peligro (no se muestra).

Además, cada unidad de almacenamiento individual 5 contiene dispositivos separados para la recepción de agua y dispositivos para la extracción de agua, de modo que las unidades de almacenamiento 5 pueden llenarse o vaciarse respectivamente por separado, pudiendo ser operados por separado o simultáneamente a través de soluciones de TI.

El acceso a la escotadura 17a de las paredes de separación 6 se realiza a través de un túnel de conexión 8 desde el túnel de abastecimiento 4 común (véanse la figura 2 y la figura 3), que se puede fijar tanto a las dovelas del espacio de almacenamiento 3 como a las dovelas del túnel de abastecimiento 4, a través de elementos de conexión, en el sentido de que en estas dovelas están introducidos dispositivos de fijación y/o se pueden fijar a las mismas. El túnel de conexión 8 contiene, entre otros, los conductos de entrada y de salida del agua a las unidades de almacenamiento 5 adyacentes. Los túneles de conexión 8 están configurados de tal manera que se puedan instalar las tuberías de entrada 9 y las tuberías de extracción 10 necesarios y otros equipos técnicos (no mostrados), que el personal de servicio pueda moverse libremente y el material pueda ser reemplazado sin problemas.

Preferentemente, el espacio de almacenamiento 3 o el tubo de almacenamiento se llenan a través de las unidades de almacenamiento 5 individuales en el sentido de que el agua entra en la primera unidad de almacenamiento situada a más profundidad, a través de las tuberías de entrada 9 correspondientes, y el agua de la primera unidad de almacenamiento 5 llega gradualmente a la unidad de almacenamiento 5 siguiente superior, hasta llenar todo el espacio de almacenamiento 3. En este caso, después de que se haya llenado cada unidad de almacenamiento 5, es decir, cuando el nivel de llenado de la pared de separación 6 situada a más profundidad haya alcanzado el diámetro interior de esta unidad de almacenamiento, se debe detener el flujo de entrada a esta unidad de almacenamiento 5 y la conexión directa a la unidad de almacenamiento 5 siguiente superior, para que la presión de agua 7 en las paredes del almacenamiento se mantenga lo más baja posible. Entonces, la entrada de agua se produce a través del túnel de conexión 8 a través de la unidad de almacenamiento 5 superior siguiente. Por otro lado, este proceso de llenado se puede llevar a cabo a través del control del sistema de tal manera que cada unidad de almacenamiento 5 individual se puede llenar por separado produciendo simultáneamente una compensación de presión entre las unidades de almacenamiento 5 individuales para cargar las paredes de separación 6 lo menos posible por la presión del agua. La extracción del agua puede tener lugar entonces a su vez a través de la unidad de almacenamiento 5 situada a la mayor altura. El agua restante fluye de acuerdo con la pendiente del tubo del túnel hacia la salida del túnel desde arriba con compensación de presión entre las unidades de almacenamiento individuales o cada unidad de almacenamiento puede ser vaciada individualmente a través del control del sistema, con compensación de presión entre las respectivas unidades de almacenamiento.

Para el sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la invención, ha demostrado ser ventajoso si la excavación del túnel se realiza con un ángulo de pendiente a de aproximadamente 1 a 2 grados hacia arriba o hacia un macizo montañoso o al subsuelo, dependiendo de la longitud de una unidad de almacenamiento. 5, que resulta del diámetro interior de una unidad de almacenamiento 5 y el volumen predefinido de una unidad de almacenamiento 5. Para minimizar la presión del agua 7 en las paredes de separación, es ventajoso que el ángulo de pendiente a del túnel se seleccione de tal manera que el nivel del agua de cada unidad de almacenamiento 5 cuando esté llena no sea superior al diámetro interior o libre de la pared de separación inferior 6 y haya acceso abierto a través de una abertura de al menos 1 m por encima de la pared de separación 6 situada arriba.

Por razones económicas, el mismo ángulo de pendiente a que en la excavación de túnel para los espacios de almacenamiento 3 debe mantenerse también en la excavación de túnel para el túnel de abastecimiento 4, para lo que también se puede utilizar la tecnología de excavación por tuneladora. Por razones de eficiencia de costes y para evitar inundaciones, el túnel de abastecimiento 4 debe estar justo por encima del nivel de agua de los espacios de almacenamiento 3 o de las unidades de almacenamiento 5 individuales cuando están llenas (véase la figura 1). Dado que la longitud del túnel de abastecimiento 4 depende del espacio de almacenamiento 3 especificado y del diámetro interior de una unidad de almacenamiento 5, se debe hacer previamente una evaluación económica de antemano entre el diámetro del escudo para el espacio de almacenamiento 3 y la longitud resultante del túnel de abastecimiento 4.

Para asegurar que se eviten sobre todo las contaminaciones bacterianas del agua almacenada, las unidades de almacenamiento 5 no deberían exceder un cierto tamaño. Empíricamente, estos volúmenes ascienden a hasta de 3500 m3 como máximo. Dependiendo del diámetro interior de una unidad de almacenamiento 5, estos volúmenes influyen en el ángulo de pendiente a del espacio de almacenamiento 3 o en el ángulo de inclinación a de la excavación del túnel si hay acceso libre desde la pared de separación 6 superior a la unidad de almacenamiento 5 situada por debajo.

La subdivisión del espacio de almacenamiento 3 completo en muchas unidades de almacenamiento 5 tiene la ventaja de que si se requieren reparaciones en o dentro de una unidad de almacenamiento 5 o trabajos similares, esta unidad de almacenamiento 5 se puede cerrar para el almacenamiento de agua, es decir, se puede vaciar completamente sin que el agua almacenada o depositada tenga que eliminarse por completo del espacio de almacenamiento 3.

Una ventaja adicional es que si el agua almacenada en una unidad de almacenamiento 5 está contaminada y los métodos y procedimientos rutinarios fallan, solo esta cámara debe aislarse de todo el sistema de almacenamiento y no se ve afectado el sistema de almacenamiento completo, lo que generalmente solo afecta a uno de los dos espacios de almacenamiento 3 o tubos de almacenamiento (véase la figura 2). De esta manera, la unidad de almacenamiento 5 contaminada puede volver a hacerse utilizable a través de procedimientos adecuados (por ejemplo, cloración de choque). Por otro lado, esta agua puede descontaminarse mediante procedimientos separados y usarse para otros fines después de la decloración.

Para la entrada y la extracción del agua, en el túnel de abastecimiento 4 que se encuentra por encima del nivel de agua del espacio de almacenamiento 3 o de las unidades de almacenamiento 5, están previstos dispositivos correspondientes que están conectadps a través de túneles de conexión 8 a cada pared de separación 6 de todo el espacio de almacenamiento 3 para abastecer unidades de almacenamiento 5 adyacentes. Por otro lado, dichos dispositivos se encuentran adicionalmente dentro de las escotaduras 17a de las paredes de separación 6, a las que se puede acceder a través de los túneles de conexión 8.

La figura 2 muestra la sección transversal del sistema de acuerdo con la invención de la figura 1. Por razones económicas, el sistema de almacenamiento de agua mostrado en la figura 2 consta de dos espacios de almacenamiento (tubos de almacenamiento) 3, que en la forma de realización mostrada aquí están diseñados a modo de tubos de túnel. La entrada de agua a las unidades de almacenamiento 5 del espacio de almacenamiento 3 se realiza a través de las tuberías de entrada 9 dispuestas en el túnel de abastecimiento 4. El agua es conducida desde las tuberías de entrada 9 a través de tuberías adicionales correspondientes que parten de las tuberías de entrada 9 y desembocan en el túnel de conexión 8 en dirección a las paredes de separación del espacio de almacenamiento 3 hacia las respectivas unidades de almacenamiento 5. El agua se almacena en todo el espacio de almacenamiento 3 o en las unidades de almacenamiento 5 individuales hasta su extracción. La extracción del agua desde las unidades de almacenamiento 5 tiene lugar a través de tuberías de extracción 10 correspondientes que también están dispuestas en los túneles de conexión 8, desde donde el agua se desvía a las tuberías de extracción 10 más grandes en el túnel de abastecimiento 4 y a la estación de control en la entrada del sistema de almacenamiento (no se muestra aquí). La extracción del agua puede tener lugar a través de bombas correspondientes, pudiendo utilizarse con bombas convencionales conocidas por medidas de ingeniería hidráulica, generalmente bombas de aspiración.

En la forma de realización representada aquí, los dos espacios de almacenamiento 3 o tuberías de almacenamiento tienen una distancia tal que, según la experiencia, en el peor de los casos debería corresponder al doble del diámetro del escudo de la tuneladora (véase la figura 2: se refiere a 2D máx.), de lo contrario, aproximadamente la mitad. El túnel de abastecimiento 4 está dispuesto preferentemente justo por encima del nivel del agua del espacio de almacenamiento 3 de las unidades de almacenamiento 5 individuales. De esta manera, se evita que el agua que retrocede del espacio de almacenamiento 3 o de las unidades de almacenamiento 5 entre de forma no deseada en el túnel de abastecimiento 4. El túnel de abastecimiento es preferentemente de un tamaño tal que las personas puedan entrar, puedan estar de pie allí, el material y los sistemas de intercambio se puedan transportar con vehículos de transporte pequeños si es necesario, y hay suficiente espacio para los equipos técnicos y las instalaciones necesarias. El túnel de abastecimiento 4, que para mayor facilidad se puede crear a través de la tecnología de excavación de túneles bajo implementación de dovelas y, por tanto, no solo se utiliza para alojar las tuberías de entrada 9 y las tuberías de extracción 10 del agua y para instalar las instalaciones técnicas y eléctricas, sino también para operar y supervisar el funcionamiento del sistema de acuerdo con el sistema de acuerdo con la invención, incluidos los trabajos de mantenimiento y reparación de todo el sistema de almacenamiento. En este sentido, el desarrollo del sistema se basa en la estandarización de acuerdo con los criterios de eficiencia de costes y sostenibilidad.

Los acuíferos cortados por la excavación del túnel, que pueden llevar agua de forma permanente o temporal, ciertamente pueden utilizarse para la obtención de agua si se pueden descartar perjuicios a los manantiales en el área de captación de agua. Por razones técnicas, los acuíferos cortados por la excavación del túnel para los espacios de almacenamiento 3 son menos adecuados para este propósito que los acuíferos cortados por el túnel de abastecimiento 4. Dichos acuíferos pueden incluirse en los estudios geológicos requeridos para la excavación de túneles, para lo que, entre otras cosas, se realizan perforaciones de prueba a lo largo del trazado del túnel o se determinan durante la excavación del túnel. Si tales acuíferos existen, se enriquecen adicionalmente debido a las medidas de ingeniería hidráulica que son necesarias para obtener recursos hídricos de las precipitaciones estacionales, por lo que las regiones de captación de agua en las regiones semiáridas suelen superar los 25 km2. Dado que el sistema de almacenamiento de agua generalmente está posicionado en el subsuelo de esta región de captación de agua, los acuíferos cortados por la excavación del túnel se alimentan conjuntamente a través de las medidas de ingeniería hidráulica.

Para obtener los recursos hídricos a partir de tales acuíferos, ha resultado ventajoso que dentro de aquellas dovelas que forman preferentemente el lado inferior del túnel de abastecimiento 4, se dispongan e introduzcan dispositivos específicos que difieren en su funcionamiento, que permiten la introducción de agua desde un acuífero desde fuera en el túnel de abastecimiento 4, permiten medidas de ingeniería hidráulica, aseguran un cierre estanco al agua contra la entrada de agua desde fuera y además hacen posible la conexión de tuberías de drenaje para almacenar estos recursos hídricos a través de tuberías de entrada 9 separadas a las unidades de almacenamiento 5 (no mostradas). Para preservar la sustancia de la construcción, resulta ventajoso que el material de refuerzo para estas dovelas, que solo se instalan donde se encuentran los acuíferos, sea resistente a la corrosión y se compongan, por ejemplo, de material de fibra de vidrio y estos segmentos están concebidos de tal manera que pueden usarse para la implementación habitual de dovelas en el marco de la excavación del túnel. Dado que estas dovelas también se utilizan para métodos y procedimientos de ingeniería hidráulica, pueden contener diferentes dispositivos o incorporarse a ellos con este fin, por lo que dichas dovelas tienen diferentes construcciones según el uso previsto. La ventaja es que el agua obtenida a través de los acuíferos se filtra de forma natural y generalmente no tienen contaminación, lo que contribuye a la eficiencia de costes.

Al sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la invención se le imponen mayores exigencias, en particular en el caso de la construcción de depósitos, ya que, por un lado, la presión tectónica externa 13 debe ser absorbida por la pared del depósito, lo que también incluye terremotos en el peor de los casos, y por otro lado, la presión interna, o la presión de agua 7 del agua almacenada, que actúa sobre la pared de almacenamiento completa desde dentro. Con el cambio de condiciones húmedas a secas, que es el caso generalmente en el sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la invención si se utiliza acero de construcción como material de refuerzo para la construcción del depósito, se produce una mayor corrosión, que se puede prevenir con material de refuerzo exento de corrosión. Para ello resultan adecuadas, por ejemplo, la fibra de vidrio y la fibra de carbono. Además, con valores de pH desfavorables del agua almacenada y debido a influencias químicas del agua, especialmente en el caso del almacenamiento a largo plazo, hay que contar con pérdidas materiales en el material que entra en contacto directo con el agua almacenada, lo que también puede influir en la calidad del agua. También se producen pérdidas de material por influencias mecánicas, por ejemplo, si se encuentra arena fina en las unidades de almacenamiento 5 o se realizan trabajos de mantenimiento.

Adicionalmente surgen requisitos específicos en cuanto al sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la invención en regiones en las que prevalecen temperaturas diurnas muy altas, como por ejemplo en la región árabe o en regiones tropicales y subtropicales. Es que en las regiones tropicales y subtropicales, la temperatura de almacenamiento, incluso en el caso del almacenamiento subterráneo, es generalmente por encima de 25 °C, por lo que los depósitos de agua generalmente tendrían que instalarse en el subsuelo, lo que dificulta pero no evita la contaminación. Por lo tanto, han de emplearse procedimientos adecuados para la descontaminación, y puede resultar ventajoso utilizar sustancias y/o materiales descontaminantes adecuados, al menos para reducir la contaminación bacteriana, vírica y/u fúngica, que se añaden o agregan al material de construcción como componentes. Esto también podría evitar focos de contaminación que pudieran formarse en la estructura de la construcción durante el almacenamiento a largo plazo y temperaturas de almacenamiento más altas del agua, especialmente porque en regiones semiáridas tropicales y subtropicales hay que contar con tiempos de almacenamiento de hasta 11 meses, es decir, hasta la próxima temporada de lluvias. Todos estos requisitos hacen obligatoria una construcción de paredes múltiples del espacio de almacenamiento 3 o de las unidades de almacenamiento 5 individuales.

Un ejemplo de una estructura de paredes múltiples está representado en la figura 4. Durante la excavación del túnel, la pared del túnel, es decir, la pared exterior 14 que se extiende en dirección hacia la roca 12, habitualmente se introduce en el marco de la tecnología de excavación del túnel a través de las llamadas dovelas 15. Se trata preferentemente de dovelas 15 habituales conocidas en la tecnología de excavación por tuneladora. En la forma de realización representada aquí, habitualmente se introduce un relleno de hormigón 11 entre la roca 12 y la pared exterior 14 en el marco de la excavación del túnel. La pared exterior 14 del espacio de almacenamiento 3 con el relleno de hormigón 11 sirve en primer lugar para absorber la presión tectónica externa 13, estabilizar los segmentos y estaqueizar la pared exterior 14 hacia dentro. La pared exterior 14 o las dovelas individuales contienen generalmente un refuerzo adecuado que generalmente se compone de acero de construcción. Si no se producen cambios frecuentes de estado húmedo a seco con el medio externo, se puede usar acero de construcción como refuerzo para la pared exterior 14 o para las dovelas 15.

La estabilidad del espacio de almacenamiento 3 completo se puede aumentar por el hecho de que en dirección hacia el espacio interior se encuentre a continuación una pared interior estabilizadora 18 que preferentemente capta hacia fuera las fuerzas de tracción que resultan por la presión del agua 7. Esta pared interior estabilizadora 18 debería ser preferentemente de al menos 20 cm con diámetros de escudo de más de 10 m de la excavación del túnel, que tiene un refuerzo adecuado pero resistente a la corrosión. El refuerzo de la pared interior estabilizadora 18 puede ser, por ejemplo, un refuerzo de fibra de vidrio, preferentemente en forma de varillas y/u otros cuerpos hechos de un material de fibra de vidrio con una mezcla de hormigón adecuada como material de relleno. Para una mejor unión del material a la estructura de capa adicional, en lo que respecta a la capa interior 19, el lado cóncavo de la pared interior estabilizadora 18 no tiene que tener una superficie lisa sino rugosa. En caso de necesidad, la pared interior estabilizadora 18 puede presentar dispositivos que aseguran una mejor unión a la capa interior 19 y están preferentemente vinculados al refuerzo de la pared interior estabilizadora 18 o forman parte de este refuerzo.

Para mantener la calidad del agua y la estabilidad química al agua del material, la pared interior estabilizadora 18 está situada a continuación de una estructura de una o varias capas con capas 19 o 21 adicionales, siendo la capa más interior la capa de contacto con el agua. La capa interior 19 aplicada en la pared interior estabilizadora 18 (véase la figura 4, I), en la medida en que esta no forma la capa de contacto con el agua almacenada, consiste en una mezcla de cemento especial que tiene solo unos pocos centímetros de grosor y tiene buena resistencia, es decir, no solo es resistente al material contra las influencias químicas del agua, sino que también es resistente a las influencias mecánicas. La capa interior 19 también debería tener preferentemente un efecto descontaminante si se prescinde de recubrimientos interiores 21.

En una posible configuración, la capa interior 19 se puede reforzar con un refuerzo 20 exento de corrosión y eléctricamente conductor, preferentemente hecho de hormigón textil, para lo que resultan adecuadas, por ejemplo, rejillas de carbón que se ponen en red entre sí a través de elementos de conexión (no mostrados). Se detectó que la capa interior 19, reforzada con rejillas de carbono 20, actúa como una jaula de Faraday y protege el espacio de almacenamiento como unidades de almacenamiento individuales o puede disipar corrientes no deseadas, como por ejemplo corrientes de fuga, a través de dispositivos adecuados (no mostrados). Esto también es aplicable a las sobretensiones que se produzcan (véase la figura 4, I).

Para aumentar la estabilidad de la capa interior 19 frente a cargas mecánicas y estáticas, puede ser ventajoso añadir fibras de carbono a la mezcla de cemento especial de la capa interior 19 y/o de los recubrimientos interiores 21, siempre que estos no formen la capa de contacto con el agua almacenada. Estas fibras de carbono aumentan la resistencia mecánica de las mezclas de hormigón, así como de las mezclas especiales de cemento o mezclas de mortero. Debido a que estas fibras de carbono se unen formando componentes, habitualmente se embeben en materia sintética, lo que también conduce a una mejor unión de los componentes de carbono con mezclas de hormigón, mezclas especiales de cemento o mezclas de mortero, y al mismo tiempo facilita el procesamiento de las fibras de carbono. Con este procedimiento, se puede aumentar significativamente la resistencia mecánica de las capas afectadas. Por razones de física de construcción, resulta ventajoso usar una materia sintética o una sustancia que sea adecuada para la unión de fibras de carbono y que a ser posible no liberen hidrocarburos. Para evitar esto, en capas reforzadas con componentes de carbono en la capa que entra en contacto con el agua almacenada, sin adiciones de componentes de carbono, debe aplicarse una capa adicional, correspondiendo la mezcla de cemento especial o la mezcla de mortero en gran medida entre sí en cuanto a su mezclas.

El grosor del compuesto de fibra de carbono puede ser de hasta 1 mm dependiendo del uso, ya sea que se agregue a la capa interior 19 o al (los) recubrimiento(s) interno(s) 21, y su longitud puede dimensionarse preferentemente para que quede justo por debajo de los respectivos grosores de capa 19, 21. Es irrelevante si los componentes de carbono se añaden a una mezcla de hormigón, una mezcla especial de cemento o una mezcla de mortero. En casos excepcionales, también se pueden agregar componentes de carbono a la pared interior estabilizadora 18, lo que resulta en costos significativamente más altos que, por ejemplo, usando componentes de fibra de vidrio. Para optimizar la resistencia mecánica, la adición de elementos de carbono debe determinarse por separado según el uso previsto y el grosor de capa. Los componentes de fibra de vidrio se pueden usar de manera similar, formando materiales conocidos, como material de unión de las fibras de vidrio individuales, los componentes de fibra de vidrio.

Un efecto descontaminante que se introduce preferentemente en la capa que entra en contacto con el agua almacenada, se puede lograr por ejemplo, agregando materiales formadores de iones adecuados y/o sustancias descontaminantes que pueden formar, por ejemplo, iones Cu y Ag, pudiendo estar presentes estos aditivos también en forma de nanopartículas. La concentración de estos aditivos en materiales y/o sustancias descontaminantes, ya sea que se utilicen contra la contaminación bacteriana, viral o fúngica, se basan en valores empíricos, hasta donde se sabe. Esto se refiere preferentemente a la capa interior 19 o a otros recubrimientos interiores 21 aplicados a la misma, en la medida en que representa la capa de contacto con el agua almacenada. La capa de contacto con el agua almacenada es adecuada para revestimientos interiores, entre otras cosas para las mezclas de mortero habituales para depósitos de agua, que se aplican sobre la capa interior 19 o sobre uno de los recubrimientos interiores 21.

En otra forma de realización, puede ser ventajoso aplicar más de un recubrimiento interior 21 sobre la capa interior 19 en caso de una solicitación mecánica y/o hidroquímica especial, que puede ser preferentemente de solo unos pocos milímetros (véase la figura 4, II). En este caso, es ventajoso mezclar aditivos de sustancias descontaminantes que tienen una concentración más alta que otras capas, pero que no forman la capa de contacto con el agua almacenada. En este caso, puede resultar ventajoso reducir la concentración de sustancias descontaminantes en las otras capas 19, 21 o prescindir de ellas por completo.

Como alternativa a este (estos) recubrimiento(s) interior(es) 21, en otra forma de realización puede ser ventajoso aplicar sobre la capa interior 19 en lugar del (de los) recubrimiento(s) interior(es) 21 (véase la figura 4, III) un revestimiento de placas 22 que por ejemplo se compone de cerámica u otro tipo de producción (por ejemplo, gres porcelánico, arcilla cocida). Para garantizar la durabilidad, dichos componentes deberían contener dispositivos en el lado orientado hacia la capa interior 19 o estar configurados en forma y tamaño (no mostrados) de tal manera que dificulten al máximo el desprendimiento. Además del mayor grado de dureza de la capa que entra en contacto con el agua almacenada, la superficie de estos componentes también puede tener adicionalmente propiedades hidrofóbicas y/o repelentes de la suciedad, lo que por ejemplo se puede lograr a través de nanotecnologías. Si esto no es posible, puede resultar ventajoso que el lado orientado hacia el agua almacenada esté rectificada y/o pulida.

En otra forma de realización para configurar la capa interior 19 prescindiendo de recubrimientos interiores 21, puede ser ventajoso que la capa interior 19 formada por un revestimiento de placas 22. Dado que, habitualmente, estos materiales de construcción, como las losas, generalmente están encoladas entre sí en red para un mejor procesamiento, es ventajoso utilizar en lugar de una red de soporte de este tipo una rejilla exenta de corrosión que tiene una alta estabilidad de material y buenas propiedades como material de refuerzo, y al mismo tiempo conduce electrones, para lo cual son adecuadas, por ejemplo, las fibras de carbono o una rejilla de carbono. Las placas o componentes individuales, que se aplican sobre la rejilla exenta de corrosión y eléctricamente conductora por medio de adhesivos de malla adecuados, es decir que representan por tanto un revestimiento de placas de red de carbono 23 (véase la figura 4, IV), se aplican sobre la pared interior estabilizadora 18 con materiales de relleno y juntas adecuados, es decir, forma la capa interior 19, haciendo superfluos los recubrimientos interiores 21.

Un efecto descontaminante del material de relleno y/o de juntas, que suele ser una mezcla de hormigón especial, ha demostrado ser ventajoso para revestimiento de placass 22, incluyendo revestimiento de placass de red de carbono 23, mediante la adición de materiales formadores de iones adecuados y/o sustancias descontaminantes, que también puede estar presente en forma de nanopartículas, en el material de relleno y/o de juntas. Este aditivo o aditivos puede/n formar, por ejemplo, iones Cu y Ag. La concentración de estos aditivos en los materiales y/o sustancias descontaminantes, ya sea que se utilicen contra la contaminación bacteriana, vírica o fúngica, se basan en valores empíricos, hasta donde se sabe, pudiendo presentar estos aditivos concentraciones superiores en el caso del material de juntas. Si se elige un revestimiento de placas 22 en lugar de un recubrimiento interior 21, puede resultar ventajoso reducir la concentración de aditivos descontaminantes en la capa interior 19 o prescindir de ellos por completo si se trata de placas de red de carbono 23.

El uso de materiales formadores de iones adecuados para la descontaminación y/o de sustancias descontaminantes como aditivo en materiales de construcción, preferentemente en mezclas de cemento especiales, en materiales de relleno y juntas o en mezclas de mortero, puede causar problemas durante el procesamiento y también generar costes más altos. Por lo tanto, resulta ventajoso unirlos a un soporte y/o introducirlos y/o unirlos a este. Si este/estos aditivo/s se incorpora/n en un soporte, son adecuados los soportes en los que se puedan incorporar estos aditivos. Para este fin se pueden utilizar materiales con una microestructura determinada, por ejemplo cerámica, arcilla cocida y/o materiales amorfos, que preferentemente deben estar presentes en forma redonda hasta el rango de mm, dado el caso, en una nanoestructura. Si este tipo de soportes con materiales descontaminantes y/o sustancias descontaminantes no pueden producirse en el marco de su fabricación, podrían introducirse, por ejemplo, mediante impregnación y/o a través de procedimientos de presión negativa o positiva. Además, es posible aplicar materiales descontaminantes y/o sustancias descontaminantes exclusiva o adicionalmente sobre la superficie de los soportes, para lo que, dado el caso, resultan más apropiados los soportes con una estructura de material compactada. Además, es posible unir materiales descontaminantes y/o sustancias descontaminantes por medio de ligandos a soportes, preferentemente en su superficie, que tienen un efecto descontaminante debido a su estructura superficial química o biológica. Los soportes que están equipados con materiales descontaminantes y/o sustancias descontaminantes sirven por tanto como depósito, con la ventaja de que los aditivos a los materiales descontaminantes y/o sustancias descontaminantes que están unidos a soportes pueden procesarse mejor para materiales de construcción, no se autoconsumen o lo hacen menos y, por lo tanto, se pueden ahorrar costos.

Básicamente, es necesario asegurar la calidad del agua almacenada tomando precauciones contra la contaminación. Un procedimiento conocido es, por ejemplo, disponer electrodos en las respectivas cámaras de almacenamiento 5, que pueden formar iones Ag o iones Cu u otros iones con efecto bactericida, antiviral y/o fungicida.

Otro procedimiento bien conocido para prevenir la contaminación y descontaminación es la radiación UV. Para este fin, las fuentes UV que pueden variar en energía, se disponen utilizando dispositivos específicos, preferentemente en los respectivos lados interiores de las paredes de separación superiores 6 de las unidades de almacenamiento 5 individuales según bases de cálculo, para que se logre un efecto descontaminante óptimo (no mostrado).

En otra forma de realización para evitar la contaminación del agua almacenada, se puede utilizar el efecto descontaminante de cargas o corrientes positivas, que pueden eliminar parásitos, bacterias, virus y hongos. Para ello, según bases de cálculo se disponen, preferentemente en los lados interiores de las paredes de separación 6 superiores de las unidades de almacenamiento 5, electrodos con tensiones de offset positivas pulsadas. También se puede tratar de dispositivos separados que no estén permanentemente unidos a la pared de separación 6 (no mostrado).

Como procedimiento eficaz para prevenir la contaminación o descontaminación del agua almacenada se considera el tratamiento con láser. Para ello, en otra forma de realización resulta ventajoso disponer en los lados interiores de las paredes de separación 6 superior y, dado el caso, inferior de las unidades de almacenamiento 5, a través de dispositivos, fuentes de láser adecuadas, cuya energía sea suficiente o se pueda variar para destruir bacterias, virus, microbios y algas en el agua. En este contexto, puede resultar útil que a través de dispositivos con la ayuda de lentes la distancia focal de los puntos láser se pueda cambiar dentro de la longitud de una unidad de almacenamiento 5 de tal manera que se pueda variar tanto la ubicación y el tamaño del punto láser en la unidad de almacenamiento 5 completa como la energía relacionada a ello (no mostrada).

Básicamente, es necesario realizar después de la extracción del agua almacenada un tratamiento de agua para agua potable para excluir cualquier contaminación que no se pueda eliminar con los procedimientos anteriores. Para este propósito, se utilizan entre otras instalaciones de filtrado semipermeables.

Otro objeto de la presente invención se refiere a un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12 para recibir y almacenar agua en regiones semiáridas o regiones áridas incluyendo regiones tropicales y subtropicales, en el cual las precipitacipmes que generalmente ocurren estacionalmente son recibida por un sistema subterráneo de almacenamiento de agua, que comprende

- uno o varios dispositivos para la obtención y/o la recepción de agua de precipitaciones estacionales o procedentes de otros recursos hídricos para su almacenamiento,

- al menos un espacio de almacenamiento (3) para almacenar agua, que está conectado a dispositivos (9) para la recepción de agua,

- uno o varios dispositivos (10) para la extracción de agua,

caracterizado porque el espacio de almacenamiento (3) tiene una estructura de múltiples paredes (14, 18, 19, 21, 22, 23), teniendo la pared exterior (14) tal estabilidad que resiste la presión tectónica (13) y la pared interior estabilizadora (18) absorbe la presión de agua (7) y los eventos tectónicos.

Lista de símbolos de referencia

3 Espacio de almacenamiento

4 Túnel de abastecimiento

5 Unidad de almacenamiento

6 Pared de separación

7 Presión del agua

8 Túnel de conexión

9 Tubería de entrada

10 Tubería de extracción

11 Relleno de hormigón

12 Roca

13 Presión tectónica externa

14 Pared exterior

15 Dovelas

16 Pared interior

17 Cuerpo de base

17a Escotadura

17b Abertura

18 Pared interior estabilizadora

19 Capa interior

20 Rejilla de carbono

21 Recubrimiento(s) interior(es)

22 revestimiento de placas

23 revestimiento de placas de red de carbono

a Ángulo de pendiente del espacio de almacenamiento

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de almacenamiento de agua para regiones semiáridas o regiones áridas, incluidas regiones tropicales y subtropicales. para la recepción y el almacenamiento de agua, estando dispuesto el sistema de almacenamiento de agua bajo tierra, comprendiendo

- uno o varios dispositivos (9) para la obtención y/o la recepción de agua de precipitaciones estacionales o procedente de otros recursos hídricos para su almacenamiento,

- al menos un espacio de almacenamiento (3) para almacenar agua, que está conectado a uno o varios dispositivos (9) para la recepción de agua,

- uno o varios dispositivos (10) para la extracción de agua,

el espacio de almacenamiento (3) tiene una estructura de paredes múltiples (14, 18, 19, 21, 22, 23), en la que la pared exterior (14) tiene una estabilidad tal que resiste la presión tectónica (13) y la pared interior estabilizadora (18) absorbe la presión del agua (7) así como eventos tectónicos, caracterizado por que la pared exterior (14) queda formada por dovelas (15) en las que se pueden introducir o sobre las que se pueden aplicar diferentes dispositivos (9) que por un lado son adecuados para la fijación de las paredes de separación (6) a la pared exterior (14) y por otro lado permiten vincular la pared exterior (14) a una pared interior estabilizadora (18), dado el caso, a través de elementos de unión específicos.

2. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que el espacio de almacenamiento (3) queda formado por tubos de túnel.

3. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 caracterizado por que el espacio de almacenamiento (3) está dividido en unidades de almacenamiento (5) separadas unas de otras que pueden conectarse entre sí, estando cada unidad de almacenamiento (5) provista de uno o varios dispositivos para la recepción (9) y uno o varios dispositivos para la extracción de agua (10).

4. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por que la pared interior (16) del espacio de almacenamiento (3) o de las unidades de almacenamiento (5) presentan una estructura de doble pared o de paredes múltiples.

5. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por que la pared interior estabilizadora (18) y la capa interior (19) de la pared interior (16) se componen de material de hormigón con un refuerzo exento de corrosión.

6. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizado por que la capa interior (19) es una mezcla especial de cemento o una mezcla de mortero y a esta mezcla se añaden aditivos de materiales formadores de iones y/o sustancias descontaminantes que también pueden estar presentes como nanopartículas que pueden formar, por ejemplo, iones Ag y/o Cu u otras sustancias de efecto bactericida, antiviral o fungicida, estando aplicada/s esta/s sobre la capa interior (19) como uno o varios recubrimientos interiores (21) correspondientes.

7. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizado por que en la capa interior (19) está introducida como material de refuerzo una rejilla (20) estabilizadora, puesta en red mediante elementos de unión, de un material resistente a la corrosión y conductor de corriente, la cual presenta uno o varios dispositivos que disipan corrientes o sobretensiones.

8. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7 caracterizado por que a la pared interior estabilizadora (18) están añadidos una capa interior (19) y/o recubrimientos interiores (21) adicionales, a excepción de la capa de contacto que entra en contacto con el agua almacenada, componentes de carbono y/o componentes de fibra de vidrio en una concentración tal que tienen efectos positivos óptimos en la resistencia mecánica de su configuración, conforme al grosor de capa y a su configuración.

9. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 o 6 caracterizado por que en lugar del (de los) recubrimiento(s) interior(es) (21), sobre la capa interior (19) se aplica un revestimiento de placas, cuyos segmentos individuales están configurados en forma y tamaño y preferentemente tienen dispositivos en su lado posterior de manera que se dificulta su desprendimiento, mientras que al mismo tiempo la superficie que entra en contacto con el agua almacenada presenta un alto grado de dureza que, en caso de necesidad, tiene propiedades hidrofóbicas y/o repelentes de la suciedad, y de lo contrario está rectificada y/o pulida.

10. Sistema de almacenamiento de agua de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 8 caracterizado por que la capa interior (19) y los recubrimientos interiores (21) aplicados sobre esta están formados por un revestimiento de placas (22) que está aplicado sobre la pared interior estabilizadora (18), cuyos componentes individuales están fijados sobre una rejilla (20) resistente a la corrosión y eléctricamente conductora que resulta adecuada como material de refuerzo y es resistente, y las rejillas están puestas en red entre sí mediante elementos de unión adecuados, es decir que representan un revestimiento de placas de rejilla de carbono (23), pudiendo contener estas rejillas (20) uno o varios dispositivos que pueden disipar corrientes y sobretensiones.

11. Sistema de almacenamiento de agua según las reivindicaciones 8 y 9 caracterizado por que el material de relleno y el material de juntas para el revestimiento de placas (22, 23) son una mezcla especial de hormigón o son cada uno de ellos diferentes mezclas especiales de hormigón que contienen aditivos, dado el caso, diferentes concentraciones de materiales formadores de iones y/o sustancias descontaminantes, que también pueden estar presentes como nanopartículas que, por ejemplo, contienen iones Ag y/o Cu u otras sustancias que ejercen un efecto bactericida, antiviral o fungicida.

12. Procedimiento para la recepción y el almacenamiento de agua en regiones semiáridas o regiones áridas, incluidas las regiones tropicales y subtropicales, en las que las precipitaciones generalmente ocurren estacionalmente, y en el procedimiento las precipitaciones son recibidas por un sistema de almacenamiento de agua dispuesto bajo tierra, son transferidas a uno o varios espacios de almacenamiento y son almacenadas allí, comprendiendo el sistema de almacenamiento de agua

- uno o varios dispositivos para la obtención y/o la recepción de agua de precipitaciones estacionales o procedentes de otros recursos hídricos para su almacenamiento,

- al menos un espacio de almacenamiento (3) para almacenar agua, que está conectado a dispositivos (9) para la recepción de agua,

- uno o varios dispositivos (10) para la extracción de agua,

teniendo el espacio de almacenamiento (3) una estructura de múltiples paredes (14, 18, 19, 21, 22, 23), en la que la pared exterior (14) tiene tal estabilidad que resiste la presión tectónica (13) y la pared interior estabilizadora (18) absorbe la presión del agua (7) así como eventos tectónicos y la pared exterior (14) está formada por dovelas (15) en las que se pueden introducir o sobre las que se pueden aplicar diferentes dispositivos que por un lado son adecuados para la fijación de las paredes de separación (6) a la pared exterior (14) y por otro lado permiten la unión de la pared exterior (14) a una pared interior estabilizadora (18), dado el caso, a través de elementos de unión específicos.