Un alcantarillado sanitario es un sistema de tubería o túnel subterráneo para transportar aguas residuales desde casas y edificios comerciales (pero no aguas pluviales ) hasta una planta de tratamiento o eliminación de aguas residuales.
Las alcantarillas sanitarias son un tipo de alcantarillado por gravedad y forman parte de un sistema global llamado "sistema de alcantarillado" o alcantarillado . Las alcantarillas sanitarias que sirven a áreas industriales también pueden transportar aguas residuales industriales . En los municipios atendidos por alcantarillado sanitario, los drenajes pluviales separados pueden conducir la escorrentía superficial directamente a las aguas superficiales. Una ventaja de los sistemas de alcantarillado sanitario es que evitan los desbordes del alcantarillado combinado . Las alcantarillas sanitarias suelen tener un diámetro mucho menor que las alcantarillas combinadas que también transportan escorrentía urbana . Pueden producirse acumulaciones de aguas residuales sin tratar si se produce una entrada excesiva de aguas pluviales o una infiltración de aguas subterráneas debido a juntas con fugas, tuberías defectuosas, etc. en una infraestructura antigua.
El tratamiento de aguas residuales es menos efectivo cuando los desechos sanitarios se diluyen con aguas pluviales, y los desbordes combinados de alcantarillado ocurren cuando la escorrentía de fuertes lluvias o deshielo excede la capacidad hidráulica de las plantas de tratamiento de aguas residuales . [1] Para superar estas desventajas, algunas ciudades construyeron alcantarillas sanitarias separadas para recolectar solo las aguas residuales municipales y excluir la escorrentía de aguas pluviales, que se recolectan en drenajes pluviales separados. La decisión de construir un sistema de alcantarillado combinado o dos sistemas separados se basa principalmente en la necesidad de tratamiento de aguas residuales y el costo de proporcionar tratamiento durante eventos de lluvias intensas. Muchas ciudades con sistemas de alcantarillado combinados construyeron sus sistemas antes de instalar plantas de tratamiento de aguas residuales y posteriormente no los reemplazaron. [2]
En el mundo desarrollado, las alcantarillas son tuberías que van desde los edificios hasta uno o más niveles de tuberías principales subterráneas más grandes, que transportan las aguas residuales a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales . Tuberías verticales, normalmente de hormigón prefabricado , llamadas bocas de acceso , conectan la red eléctrica con la superficie. Dependiendo de la aplicación y el uso del sitio, estos tubos verticales pueden ser cilíndricos , excéntricos o concéntricos . Los pozos de registro se utilizan para acceder a las tuberías de alcantarillado para inspección y mantenimiento, y como medio para ventilar los gases de alcantarillado. También facilitan los ángulos verticales y horizontales en tuberías que de otro modo serían rectas. [4]
Las tuberías que transportan aguas residuales desde un edificio individual a una línea de alcantarillado por gravedad común se denominan laterales. Las alcantarillas secundarias generalmente corren debajo de las calles, reciben laterales de los edificios a lo largo de esa calle y descargan por gravedad en las alcantarillas troncales en las bocas de registro. Las ciudades más grandes pueden tener alcantarillas llamadas interceptoras , que reciben el flujo de múltiples alcantarillas troncales. [5] [6]
El diseño y dimensionamiento del alcantarillado sanitario considera la población a ser atendida durante la vida útil prevista del alcantarillado, la producción de aguas residuales per cápita y el flujo máximo según el momento de las rutinas diarias. A menudo se especifican diámetros mínimos de alcantarillado para evitar la obstrucción por materiales sólidos arrojados por los inodoros; Se pueden seleccionar gradientes para mantener velocidades de flujo que generen suficiente turbulencia para minimizar la deposición de sólidos dentro de la alcantarilla. También se consideran los flujos de aguas residuales comerciales e industriales, pero la desviación de la escorrentía superficial hacia los drenajes pluviales elimina los picos de flujo en climas húmedos de alcantarillas combinadas ineficientes. [7]
Una tubería principal de fuerza o tubería principal ascendente [8] es una alcantarilla bombeada que puede ser necesaria cuando las alcantarillas por gravedad sirven a áreas en elevaciones más bajas que la planta de tratamiento de aguas residuales, o áreas distantes en elevaciones similares. Una estación de bombeo es un sumidero de alcantarillado que eleva las aguas residuales acumuladas a una mayor altura. También se pueden utilizar para cebar un sifón invertido que se utiliza para cruzar por debajo de ríos u otras obstrucciones. La bomba puede descargar a otra alcantarilla por gravedad o directamente a una planta de tratamiento. [6] Las tuberías de fuerza generalmente se construyen con acero soldado o HDPE unidas para resistir las presiones dentro de la tubería. Las tuberías de fuerza son sustancialmente diferentes de las alcantarillas a presión que sirven a propiedades individuales o grupos de propiedades y proporcionan un medio para inyectar aguas residuales en una tubería de gravedad local.
Los sistemas de alcantarillado, también llamados sistemas de drenaje de efluentes de tanques sépticos (STED) o sistemas de alcantarillado libre de sólidos (SFS), tienen tanques sépticos que recolectan aguas residuales de residencias y negocios, y el efluente que sale del tanque se envía a un sistema de alcantarillado centralizado. planta de tratamiento o un sistema de tratamiento distribuido para su posterior tratamiento. La mayoría de los sólidos son eliminados por las fosas sépticas, por lo que la planta de tratamiento puede ser mucho más pequeña que una planta típica. Además, debido a la gran reducción de desechos sólidos, se puede utilizar un sistema de bombeo, en lugar de un sistema de gravedad, para mover las aguas residuales. Las tuberías tienen diámetros pequeños, normalmente de 1,5 a 4 pulgadas (4 a 10 cm). Debido a que el flujo de desechos está presurizado, se pueden colocar justo debajo de la superficie del suelo a lo largo del contorno del terreno. [ cita necesaria ]
Cuando sea imposible o poco práctico descargar aguas residuales de una propiedad a un alcantarillado sanitario por gravedad, un alcantarillado a presión puede proporcionar un medio de conexión alternativo. Una bomba maceradora en un pozo de bombeo cercano a la propiedad expulsa las aguas residuales a través de una tubería de alta presión de pequeño diámetro hacia la alcantarilla por gravedad más cercana. [9]
Las alcantarillas sanitarias simplificadas consisten en tuberías de pequeño diámetro, típicamente de alrededor de 100 milímetros (4 pulgadas), a menudo colocadas en pendientes bastante planas (1 en 200). Aunque el costo de inversión para alcantarillados sanitarios simplificados puede ser aproximadamente la mitad del costo de los alcantarillados convencionales, los requisitos de operación y mantenimiento suelen ser mayores. Las alcantarillas simplificadas son las más comunes en Brasil y también se utilizan en otros países [ ¿ cuáles? ] países en desarrollo. [ cita necesaria ]
En las comunidades bajas, las aguas residuales suelen transportarse mediante alcantarillado por vacío . Las tuberías varían en tamaño desde tuberías de 125 milímetros (4,9 pulgadas) de diámetro hasta 280 milímetros (11 pulgadas) de diámetro. Los sistemas de alcantarillado por vacío utilizan presión atmosférica diferencial para mover el líquido a una estación de vacío central. [10]
El desbordamiento del alcantarillado sanitario puede ocurrir debido a líneas de alcantarillado bloqueadas o rotas, infiltración excesiva de aguas pluviales o mal funcionamiento de las bombas. En estos casos, las aguas residuales sin tratar se descargan desde un alcantarillado sanitario al medio ambiente antes de llegar a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales . Para evitar tales desbordamientos, se requiere mantenimiento. También pueden ser necesarias campañas o regulaciones de prevención de obstrucciones (por ejemplo, exigir el uso de interceptores de grasa por parte de algunos clientes).
Los requisitos de mantenimiento varían según el tipo de alcantarillado sanitario. En general, todas las alcantarillas se deterioran con el tiempo, pero la infiltración y el flujo de entrada son problemas exclusivos de las alcantarillas sanitarias, ya que tanto las alcantarillas combinadas como los drenajes pluviales tienen el tamaño adecuado para transportar estos aportes. Mantener la infiltración a niveles aceptables requiere un nivel de mantenimiento más alto que el necesario para las consideraciones de integridad estructural de las alcantarillas combinadas. [11] Se requiere un programa integral de inspección de la construcción para evitar la conexión inadecuada de los desagües del sótano, el patio y el techo a las alcantarillas sanitarias. [12] La probabilidad de conexiones inapropiadas es mayor cuando las alcantarillas combinadas y las alcantarillas sanitarias se encuentran muy cerca, porque el personal de construcción puede no reconocer la diferencia. Muchas ciudades más antiguas todavía utilizan alcantarillas combinadas, mientras que los suburbios adyacentes se construyeron con alcantarillas sanitarias separadas.
Durante décadas, cuando las tuberías de alcantarillado sanitario se agrietaban o sufrían otros daños, la única opción era una costosa excavación, extracción y reemplazo de la tubería dañada, lo que normalmente requería repavimentar las calles posteriormente. A mediados de la década de 1950 se inventó una unidad en la que dos unidades en cada extremo con una mezcla especial de cemento en el medio se sacaban de una tapa de alcantarilla a la siguiente, cubriendo la tubería con cemento a alta presión, que luego curaba rápidamente y sellaba todas las grietas. y se rompe la tubería. [13] Hoy en día, algunos municipios utilizan un método similar que utiliza resina epoxi para volver a revestir tuberías envejecidas o dañadas, creando efectivamente una "tubería dentro de una tubería". Estos métodos pueden no ser adecuados para lugares donde se requiere todo el diámetro de la tubería original para transportar los flujos esperados, y pueden ser una inversión imprudente si se pueden anticipar mayores flujos de aguas residuales debido al crecimiento demográfico, el aumento del uso de agua o nuevas conexiones de servicios dentro del plazo esperado. vida útil de la reparación.
Otro método popular para reemplazar líneas viejas o dañadas se llama rotura de tubería , donde se pasa una tubería nueva, generalmente de plástico PVC o ABS, a través de la tubería vieja detrás de un "cabezal expansor" que rompe la tubería vieja a medida que pasa la nueva. Detrás de eso.
Estos métodos son más adecuados para alcantarillas troncales, ya que la reparación de líneas con conexiones laterales se complica al tomar medidas para recibir flujos laterales sin aceptar infiltraciones indeseables desde uniones selladas inadecuadamente.
A veces, una alcantarilla tiene un tubo de ventilación alto para liberar gases contaminantes lejos de las personas. Los nombres comunes son tubería apestosa, poste apestoso, tubería apestosa y tubería de ventilación de alcantarillado. [14]
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Las alcantarillas sanitarias evolucionaron a partir de alcantarillas combinadas construidas donde abundaba el agua. Las heces de animales se acumulaban en las calles de las ciudades mientras el transporte impulsado por animales transportaba personas y mercancías. Las acumulaciones de heces de animales alentaron a arrojar orinales en las calles donde la recolección nocturna de excrementos no era práctica. [15] Se construyeron alcantarillas combinadas para utilizar la escorrentía superficial para eliminar los desechos de las calles y trasladarlos bajo tierra a lugares distantes de las áreas pobladas. El tratamiento de aguas residuales se volvió necesario a medida que la población creció, pero el aumento de los volúmenes y la capacidad de bombeo necesarios para el tratamiento de desechos diluidos de alcantarillas combinadas es más costoso que el tratamiento de aguas residuales sin diluir. [dieciséis]
Las comunidades que se han urbanizado a mediados del siglo XX o después generalmente han construido sistemas separados para aguas residuales (alcantarillado sanitario) y aguas pluviales, porque las precipitaciones causan flujos muy variables, lo que reduce la eficiencia de las plantas de tratamiento de aguas residuales. [17]
En el Reino Unido, el término "alcantarillado inmundo" también se utilizaba para alcantarillado sanitario.
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