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Alcantarillado

Alcantarillado
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Concepto:Sistema de estructuras y tuberías usadas para la evacuación de aguas residuales

Alcantarillado. Se denomina al sistema de estructuras y tuberías usadas para la evacuación de aguas residuales. Esta agua pueden ser albañales (alcantarillado sanitario), o aguas de lluvia (alcantarillado pluvial) desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se disponen o tratan.

Historia

El término alcantarillado procede del diminutivo hispano-árabe al-qánṭara (القنطرة), «el puentecito») o también red de alcantarillado, red de saneamiento o red de drenaje al sistema de estructuras y tuberías usado para la recogida y transporte de las aguas residuales y pluviales de una población desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten al medio natural o se tratan.

Las redes de saneamiento surgieron en las ciudades europeas durante el siglo XIX en respuesta a los problemas sanitarios y epidemiológicos generados por la deficiente evacuación de las aguas fecales. En aquel momento la mayoría de estas ciudades disponían ya de un sistema de cloacas destinadas a la evacuación de las aguas de lluvia, por lo que la conexión a éstas de las bajantes de los edificios configuró de origen redes de tipo unitario en la mayoría de los casos.

Características

Las redes de alcantarillado son estructuras hidráulicas que funcionan a presión atmosférica, por gravedad. Sólo muy raramente, y por tramos breves, están constituidos por tuberías que trabajan bajo presión o por vacío. Normalmente están constituidas por canales de sección circular, oval o compuesta, enterrados la mayoría de las veces bajo las vías públicas.

Desde mediados del siglo XX empezaron a construirse redes separativas, tras la aparición de los primeros sistemas de depuración, y con base en los siguientes argumentos:

• La separación reduce los costes de depuración y simplifica los procesos, puesto que el caudal tratado es menor y, lo que es incluso más importante, más constante.

• La separación reduce la carga contaminante vertida al medio receptor por los episodios de rebosamiento del alcantarillado unitario.

Siendo correctos los argumentos anteriores, existen también una serie de inconvenientes del alcantarillado separativo que desde finales de los años 1990 están reduciendo su uso, incluso en redes de nueva implantación (la separación de redes unitarias existentes pronto se vio como económica y técnicamente inviable).

Por estas razones surgen los siguientes criterios:

• Debe existir un estricto control de vertidos para evitar que se acometan caudales residuales a la red de pluviales (que irían directamente al medio natural sin depurar) y viceversa. Esto redunda en una explotación más compleja y costosa de la red.

• El coste de instalación es, evidentemente, muy superior, en un rango de entre 1,5 y 2 veces la red unitaria equivalente.

• Las aguas pluviales urbanas no son aguas limpias, si no que están fuertemente polucionadas, por lo que su vertido directo al cauce puede generar una contaminación apreciable.

• La separación completa implica redes interiores separativas en los edificios, con duplicación de las bajantes.

• La red de residuales de una red separativa no se beneficia de la autolimpieza de los conductos en tiempo de lluvia, por lo que puede llegar a ser necesaria la descarga de caudales de agua limpia por la red, anulando sus ventajas de ahorro y eficiencia.

Tipos de sistemas de alcantarillados

Redes unitarias: las que se proyectan y construyen para recibir en un único conducto, mezclándolas, tanto las aguas residuales (urbanas e industriales) como las pluviales generadas en la cuenca o población drenada.

Redes separativas: las que constan de dos canalizaciones totalmente independientes; una para transportar las aguas residuales domésticas, comerciales e industriales hasta la estación depuradora; y otra para conducir las aguas pluviales hasta el medio receptor.

Componentes de una red de alcantarillado

Los componentes principales de una red de alcantarillado, descritos en el sentido de circulación del agua, son:

Las acometidas, que son el conjunto de elementos que permiten incorporar a la red las aguas vertidas por un edificio o predio A su vez se componen usualmente de:

Una arqueta de arranque, situada ya en el interior de la propiedad particular, y que separa la red de saneamiento privada del alcantarillado público; un albañal, conducción enterrada entre esa arqueta de arranque y la red de la calle; y un entronque, entre el albañal y la red de la vía, constituido por una arqueta, pozo u otra solución técnica.

Las alcantarillas (en ocasiones también llamadas «colectores terciarios»), conductos enterrados en las vías públicas, de pequeña sección, que transportan el caudal de acometidas e imbornales hasta un colector.

Los colectores (o «colectores secundarios»), que son las tuberías de mayor sección, frecuentemente visitables, que recogen las aguas de las alcantarillas las conducen a los colectores principales. Se sitúan enterrados, en las vías públicas.

Los colectores principales, que son los mayores colectores de la población y reúnen grandes caudales, hasta aportarlos a su destino final o aliviarlos antes de su incorporación a un emisario.

Los emisarios interceptores o simplemente interceptores, que son conducciones que transportan las aguas reunidas por los colectores hasta la depuradora o su vertido al medio natural, pero con su caudal ya regulado por la existencia de un aliviadero de tormentas.

Aguas abajo, y ya fuera de lo que convencionalmente se considera red de alcantarillado, se situaría la estación depuradora y el vertido final de las aguas tratadas:

  • mediante un emisario, llevadas a un río o arroyo.
  • vertidas al mar en proximidad de la costa;
  • vertidas al mar mediante un emisario submarino, llevándolas a varias centenas de metros de la costa;
  • reutilizadas para riego y otros menesteres apropiados.

Otros elementos complementarios

Las cunetas, rigolas y caces, que recogen y concentran las aguas pluviales de las vías y de los terrenos colindantes; Los imbornales, tragantes o sumideros, que son las estructuras destinadas a recolectar el agua pluvial y de baldeo del viario; Los pozos de inspección, que son cámaras verticales que permiten el acceso a las alcantarillas y colectores, para facilitar su mantenimiento.

Y en ocasiones son necesarias otras estructuras más importantes:

Estaciones de bombeo: como la red de alcantarillado trabaja por gravedad, para funcionar correctamente las tuberías deben tener una cierta pendiente, calculada para garantizar al agua una velocidad mínima que no permita la sedimentación de los materiales sólidos transportados. En ciudades con topografía plana, los colectores pueden llegar a tener profundidades superiores a 4 - 6 m, lo que hace difícil y costosa su construcción y complicado su mantenimiento. En estos casos puede ser conveniente intercalar en la red estaciones de bombeo, que permiten elevar el agua servida a una cota próxima a la cota de la vía.

Líneas de impulsión: tubería en presión que se inicia en una estación de bombeo y se concluye en otro colector o en la estación de tratamiento.

Depósitos de retención o también pozos o tanques de retención: estructuras de almacenamiento que se utilizan en ciertos casos donde es necesario laminar las avenidas producidas por grandes tormentas, allí donde no son raras (depósitos, tanques o pozos de laminación, o arcas de expansión); y donde es necesario retener un cierto volumen inicial de las lluvias para reducir la contaminación del medio receptor (depósitos, tanques o pozos de tormentas).

Diferencia entre el sistema de alcantarillado sanitario y pluvial

• Sanitario: Todas las cuadras tienen una tubería, de todas las edificaciones sale una tubería que se conecta al sistema de drenaje.

• Pluvial: No todas las cuadras tienen que tener una tubería, no es necesario que todas las edificaciones se conecten al sistema de drenaje.

• Semejanzas: No se utilizan los enlaces Y, T, codo, etc. Poseen registros o pozos de visita.

Registro o Pozo de Vista. Están hechos de hormigón, facilitan la inspección de tuberías, la limpieza, mantenimiento y reparación de salideros. Se utilizan cuando hay cambios de dirección, cruces de calles, cambio de diámetros, cambio de pendientes o tramos muy largos donde se colocan cada un numero de metros en dependencia del diámetro de la tubería.

Cuado ambos drenajes se unen se denomina alcantarillado combinado, cuando se construyen por separado se denominan alcantarillado separado o separativo.

Materiales

Un análisis más detallado de los materiales a considerar en un alcantarillado, permite distinguir dentro de los mismo, dos grupos bien diferenciados. Un grupo esta constituido por productos sin forma, que engloban todos aquellos materiales que actúan como materia prima en el proceso constructivo, pasando a constituir parte de las redes únicamente después de quedar situados en obra. Otro grupo, esta representado por materiales con forma, que tienen antes de la fase de construcción una determinada geometría y naturaleza.

Algunos de los materiales sin forma pueden ser los siguientes: Cantos, bloques de hormigón vibrado, ladrillos cerámicos macizos de Resistencia Característica >= 100 K/cm2

Porland, Puzolánicos. Deben cumplir con el Pliego de Prescripciones técnicas generales para la recepción de cementos RO - 75; BOE, 26 y 29 de Agosto de 1975.

  • Hormigón: En masa Rk>=150 Kg/cm2; armado Rk>=200 Kg./cm2 .

Materiales que integran las redes de saneamiento

  • Los tubos y accesorios de gres.
  • Los tubos de hormigón en masa, armados y pretensados. (diámetro grande.)
  • Los tubos y accesorios de fibrocemento. (diámetro pequeño)
  • Tuberías de barro vitrificado (diámetro pequeño)
  • Los tubos y accesorios de fundición dúctil
  • Tuberías plásticas Ej.: PVC, Polietileno (diámetro variado)

Estas últimas son las más usadas.

Unión de tuberías. Estas solo se utilizan en edificaciones, no en sistemas de alcantarillado por problemas de mantenimiento, pues si alguna de estas uniones sufre alguna avería es muy difícil reemplazarla, por lo cual se utiliza el siguiente sistema en las redes de alcantarillado.

Técnica de construcción. Se perfora el suelo verticalmente en forma de embudo para que no haya desprendimiento del suelo, en el fondo se deposita un lecho de arena el cual funciona como apoyo a las tuberías. Luego se rellena con un suelo seleccionado sin piedras alrededor de la tubería y mas cercano a la superficie se encuentra una capa de tierra.

Las pendientes de las tuberías están calculadas para lograr la capacidad de auto limpieza. Una alcantarilla es una construcción que permite el drenaje transversal de las aguas superficiales bajo otra infraestructura, como un camino, carretera o vía férrea.

Funcionalmente, una alcantarilla es totalmente similar a un puente, pero el término se aplica a obras de porte relativamente pequeño, desde la sección mínima de paso que permita evitar la obstrucción accidental de la misma (usualmente unos 0,10 m² de sección) hasta el punto difuso en el que ya hablaríamos de puentes o pontones, que podría estar determinado por la sección que permite el paso de un vehículo por su ojo, o por la luz libre que implique el empleo de soluciones estructurales propias de un puente.

Históricamente se construían con ladrillo (formando bóveda) o mediante lajas de piedra en dintel. Actualmente lo más habitual es emplear para su construcción, hasta 5 m² de sección, tuberías de distintos materiales; siendo los más habituales para drenaje:

El hormigón, en masa o armado. El fibrocemento (en desuso reciente en muchos países por los problemas de asbestosis que podría generar). La chapa de acero, ondulada para dotarla de inercia y galvanizada para evitar su corrosión. El poliéster reforzado con fibra de vidrio. Otros materiales plásticos, como el policloruro de vinilo, el polipropileno o el polietileno, en tuberías de paredes macizas o estructuradas.

Las alcantarillas mayores, a partir de los 2 m² de sección, se pueden construir in situ, mediante hormigón armado, o bien con soluciones prefabricadas:

Marcos de hormigón armado. Arcos prefabricados de hormigón armado o pretensado. Arcos de chapa ondulada y galvanizada.

Alcantarillado en Cuba

Se utiliza el sistema de drenaje separativo debido a las intensas lluvias y en consideración de que estas se producen solo durante 6 meses al año ya que si se usara el sistema combinado no seria factible, pues la mitad del tiempo la tubería se mantendría prácticamente en desuso, por lo cual es preferible usar 2 sistemas de tuberías de menor diámetro.

El sistema de alcantarillado de Cuba es por gravedad, en los años 50 Estados Unidos trato de construir un sistema a presión en nuestro país, lo cual no funciono pues al ser muy llano el terreno, aunque la tubería tenga una pendiente, llega un momento que es muy profunda y es necesario bombear el agua.

En la Habana existen 3 ramajes de alcantarillado, uno de Centro, Habana, otro del Este y otro del Sur. Estos se unen bajo la bahía de la Habana y se trasladan por un túnel por debajo de la bahía hasta la playa del Chino después de la punta, a esta agua residuales no se le realizan tratamientos ya que debido a la profundidad de esta playa y a que el oleaje es mínimo no es necesario pues los residuos se diluyen fácilmente.

En municipios como La Lisa, Marianao y Playa los cuales no pertenecen al sistema de alcantarillado en pequeñas zonas y sobre todo en las viviendas se utilizan las fosas para el drenaje de las aguas residuales.

En otros países se utiliza la misma tecnología, simbología, el mismo método de cálculo, se utilizan otro tipo de secciones debido al sistema combinado de las tuberías y todas las aguas residuales van a un lugar de tratamiento antes de ser expulsadas al mar.

Importancia

La red de alcantarillado se considera un servicio básico, sin embargo la cobertura de estas redes en las ciudades de países en desarrollo es ínfima en relación con la cobertura de las redes de agua potable. Esto genera importantes problemas sanitarios.

Durante mucho tiempo, la preocupación de las autoridades municipales o departamentales estaba más ocupada en construir redes de agua potable, dejando para un futuro indefinido la construcción de las redes de alcantarillado. Actualmente las redes de alcantarillado son un requisito para aprobar la construcción de nuevas urbanizaciones en la mayoría de las naciones.

Fuentes