Alcantarillado

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Se denomina alcantarillado (de alcantarilla, diminutivo de la palabra 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, aguas industriales y aguas lluvias de una población desde el lugar en que se generan hasta alguna cuerpo de agua o corriente. Estos verimientos pueden ser o no ser tratados.

Existen tres tipos genéricos de alcantarillados: Alcantarillados pluviales (para aguas lluvias), alcantarillados sanitarios (para aguas residuales) y alcantarillados combinados (donde se mezclan aguas lluvias y aguas residuales).

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 conductos de sección circular, oval o compuesta, la mayoría de las veces enterrados bajo las vías públicas.

Alcantarillado de París.


Historia[editar]

El más antiguo alcantarillado de que se tiene referencia es el que fue construido en Nippur (India), alrededor del 3750 AC. Posteriormente en los centros poblados de Asia Menor y de Oriente Próximo utilizaron conductos de alfarería, (Creta, 1700 AC). En Atenas y Corinto, en la Grecia antigua, se construyeron verdaderos sistemas de alcantarillado. Se utilizaron canales rectangulares, cubiertos con losas planas (atarjeas, propiamente dichas), que eventualmente formaban parte del pavimento de las calles; a las atarjeas afluían otros conductos secundarios, formando verdaderas redes de alcantarillado.

Existen muchos relatos y descripciones de las alcantarillas de la antigüedad, quizás las más conocidas sean las de la antigua Roma, de París y de Londres, estas dos últimas alcantarillas construidas en Europa y en los Estados Unidos, se dirigían fundamentalmente a la recolección de las aguas de lluvia. Las aguas usadas de origen humano solo comenzaran a ser conectadas a las alcantarillas en 1815 en Londres, en Boston a partir de 1833, y en París, solo a partir de 1880[1]

El primer sistema moderno de alcantarillado se diseñó en Hamburgo en 1842, utilizando las más modernas teorías de la época, teniendo en cuenta las condiciones topográficas y las necesidades reales de la comunidad. Este hecho significó un espectacular avance, considerando que los principios fundamentales en que se basó el proyecto no se generalizaron hasta inicios de los 1900, y siguen vigentes en la actualidad.[2]

Sistemas de saneamiento y drenaje[editar]

Los alcantarillados se puede construir de dos modos:

  • 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 el área urbana cubierta por la red.
  • redes separativas o redes separadas: constan de dos canalizaciones totalmente independientes; una para transportar las aguas residuales domésticas, comerciales e industriales hasta una estación depuradora, estas redes son designadas también como "redes de alcantarillado sanitario"; y otra para conducir las aguas pluviales hasta el receptor, que puede ser un río, un lago o el mar.

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 y residuales, pero sin conexión a éstas de las bajantes de los edificios. Las aguas residuales se vertían a la calle y la lluvia las arrastraba a las cloacas, desde donde iban a una cauce.

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 incrementando su uso, principalmente en redes de nueva implantación (la separación de redes unitarias existentes pronto se vio como económica y técnicamente inviable).[cita requerida]

Para el buen funcionamiento de las redes separadas debe prestarse mucha atención a los aspectos que siguen:

  • 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 último redundaría en una explotación más compleja y costosa de la red de alcantarillado sanitario.
  • La separación completa implica redes interiores separativas en los edificios, con duplicación de las bajantes. En este frente los costes de instalación son importantes.
  • Las aguas pluviales urbanas no son aguas limpias, si no que suelen estar sucias, por lo que su vertido directo al cauce puede generar una contaminación apreciable.
  • La red de pluviales de una red separativa puede permanecer, en climas secos, sin agua durante periodos de tiempo extensos, sin 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 (arquetas de descarga en las cabeceras del saneamiento), reduciendo las ventajas de ahorro y eficiencia.

Con relación a las redes unitarias, los principales problemas son:

  • El coste de instalación es muy superior, entre 1,5 y 2 veces la red unitaria equivalente.
  • Los grandes cambios en el caudal dificultan mucho la operación de las plantas de tratamiento. Frecuentemente en los periodos de lluvias intensas las plantas de tratamiento son simplemente "by-pasadas", vertiendo los efluentes directamente sin tratamiento en los cuerpos receptores o construyendo balsas de retención para guardar durante unos días el exceso de aguas llegadas, mientras se van depurando.

Tendencias actuales[editar]

A partir de la última década del siglo XX, se aprecia, en general, una preocupación de los gobiernos, para disminuir la brecha existente entre a cobertura de las redes de abastecimiento de agua y las redes de alcantarillado sanitario. Simultáneamente ya no se acepta pensar en alcantarillado si no se integra también el tratamiento adecuado, en función de la categorización del receptor, de las aguas servidas recogidas. (En Europa es obligatorio en poblaciones de más de 5000 habitantes).

Habiendo casi siempre restricciones de carácter presupuestario, salvo casos excepcionales, las autoridades competentes dan prioridad a las redes de alcantarillado sanitario sobre las redes de recolección de aguas de lluvia.

En muchos países, las características de las redes de alcantarillado se han normalizado.[nota 1]

Alcantarillado sanitario[editar]

Inicialmente las redes de alcantarillado sanitario se construian con tubos de cemento, y fibrocemento; en algunos casos se utilizaron tubo de gres; actualmente, el material más utilizado es el PVC.

A partir de la década de 1990 cada vez se hace más frecuente el dimensionamiento de las tuberías considerando no solamente la velocidad mínima del agua en la tubería sino que también se considera la fuerza de arrastre del flujo. Esta variante permite trabajar con pendientes menores, lo que se constituye en una ventaja en zonas muy llanas.

Alcantarillado pluvial[editar]

Las redes de alcantarillado pluvial tienen varias concepciones diferentes. Frecuentemente son redes enterradas, pero se combinan con tramos constituidos con canales abiertos.

En la concepción de las redes de alcantarillado pluvial juegan un papel muy importante, además de la topografía, que domina también en el alcantarillado sanitario, el régimen de precipitaciones en la zona.

Componentes de una red de alcantarillado[editar]

Componentes principales de la red[editar]

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[editar]

Imbornal para el drenaje del agua de lluvia en Buenos Aires.
Tapa de registro de un pozo de alcantarillado.

En todas las redes de alcantarillado existen, además otros elementos menores:

  • 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 un cierto número de 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).

En países en vía de desarrollo[editar]

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 la existencia de redes de alcantarillado es un requisito para aprobar la construcción de nuevas urbanizaciones en la mayoría de las naciones.

Referencias[editar]

  1. Tchobanoglous G. Ingeniería Sanitaria - Redes de alcantarillado y bombeo de aguas residuales. Editorial Labor, S.A. 1985. ISBN 84 335 6422 6
  2. Metcalf, L. y H.P. Eddy. American Sewerage Practice, vol I 2.ª ed., McGraw Hill, New York, 1928.

Notas[editar]

  1. Ver por ejemplo la Norma Boliviana NB 688 que trata sobre el "Diseño de sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial" [1]

Bibliografía[editar]

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]