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Un desagüe pluvial , alcantarilla pluvial ( Reino Unido , EE. UU. y Canadá ), desagüe de autopista , [1] desagüe de aguas superficiales / alcantarillado ( Reino Unido ) o desagüe de aguas pluviales ( Australia y Nueva Zelanda ) es una infraestructura diseñada para drenar el exceso de lluvia y agua subterránea de superficies impermeables como calles pavimentadas, estacionamientos, estacionamientos, senderos, aceras y techos. Los desagües pluviales varían en diseño desde pequeños pozos secos residenciales hasta grandes sistemas municipales.
Los desagües reciben agua de las cunetas de las calles en la mayoría de las autopistas , autovías y otras carreteras con mucho tráfico , así como de las ciudades en zonas con fuertes lluvias que provocan inundaciones y de las ciudades costeras con tormentas regulares . Incluso las canaletas de lluvia de las casas y los edificios pueden conectarse al desagüe pluvial. Dado que muchos sistemas de drenaje pluvial son alcantarillas por gravedad que drenan el agua de lluvia sin tratar hacia ríos o arroyos, cualquier sustancia peligrosa vertida en los desagües contaminará los cuerpos de agua de destino.
Los desagües pluviales a veces no pueden controlar la cantidad de lluvia que cae en caso de lluvias intensas o tormentas. Los desagües inundados pueden provocar inundaciones en sótanos y calles. Muchas áreas requieren tanques de retención dentro de una propiedad que retienen temporalmente la escorrentía en caso de lluvias intensas y restringen el flujo de salida al alcantarillado público. Esto reduce el riesgo de saturar el alcantarillado público. Algunos desagües pluviales mezclan aguas pluviales (agua de lluvia) con aguas residuales , ya sea intencionalmente en el caso de alcantarillas combinadas , o involuntariamente .
Varios términos relacionados se utilizan de forma diferente en el inglés americano y el británico.
Existen dos tipos principales de entradas de drenaje de aguas pluviales (drenaje de autopistas o cuneta de carreteras en el Reino Unido): entradas laterales y entradas enrejadas. Las entradas laterales están ubicadas junto al bordillo y dependen de la capacidad de la abertura debajo de la piedra o dintel trasero para capturar el flujo. Por lo general, están hundidas en la parte inferior del canal para mejorar la capacidad de captura. [4]
Muchos desagües pluviales tienen rejillas o rejillas para evitar que personas, vehículos, objetos grandes o escombros caigan en el desagüe pluvial. Las barras de la rejilla están espaciadas de manera que no se impida el flujo de agua, pero también pueden caer sedimentos y muchos objetos pequeños. Sin embargo, si las barras de la rejilla están demasiado separadas, las aberturas pueden presentar un riesgo para los peatones, ciclistas y otras personas en las inmediaciones. Las rejillas con ranuras estrechas y largas paralelas al flujo de tráfico son de especial preocupación para los ciclistas, ya que la rueda delantera de una bicicleta puede atascarse, haciendo que el ciclista se caiga por encima del manillar o pierda el control y se caiga. Los desagües pluviales en las calles y las áreas de estacionamiento deben ser lo suficientemente fuertes como para soportar el peso de los vehículos, y a menudo están hechos de hierro fundido u hormigón armado. [ cita requerida ]
Algunos de los sedimentos más pesados y objetos pequeños pueden depositarse en un sumidero, o sumidero , que se encuentra inmediatamente debajo de la salida, donde el agua de la parte superior del depósito del sumidero se desborda hacia el alcantarillado propiamente dicho. El sumidero cumple una función muy similar a la de la "trampa" en las tuberías de aguas residuales domésticas, ya que atrapa objetos.
En Estados Unidos, a diferencia de los sifones de plomería, los sumideros no necesariamente impiden que escapen gases de alcantarillado como el sulfuro de hidrógeno y el metano . Sin embargo, en el Reino Unido, donde se los llama trampas de desagüe , [5] están diseñados como verdaderos sifones llenos de agua y bloquean la salida de gases y roedores.
La mayoría de los sumideros contienen agua estancada durante las épocas más secas del año y, en los países cálidos, pueden convertirse en criaderos de mosquitos . Para controlar la cría de mosquitos en los sumideros se han utilizado larvicidas u hormonas larvarias disruptivas, que a veces se liberan a partir de "galletas para mosquitos". Se puede impedir físicamente que los mosquitos lleguen al agua estancada o migren al alcantarillado propiamente dicho mediante el uso de un "filtro de cono invertido". Otro método de control de mosquitos es esparcir una fina capa de aceite sobre la superficie del agua estancada, lo que interfiere con los conductos respiratorios de las larvas de mosquito.
El rendimiento de los sumideros para eliminar sedimentos y otros contaminantes depende del diseño del sumidero (por ejemplo, el tamaño del sumidero) y del mantenimiento rutinario para conservar el almacenamiento disponible en el sumidero para capturar sedimentos. Los municipios suelen tener grandes camiones de vacío que realizan esta tarea.
Los sumideros actúan como pretratamiento de primera línea para otras prácticas de tratamiento , como los estanques de retención , al capturar grandes sedimentos y basura callejera de la escorrentía urbana antes de que ingrese a las tuberías de drenaje pluvial.
Las tuberías pueden tener distintas formas de sección transversal (rectangulares, cuadradas, con forma de pan, ovaladas, con forma de pera invertida, con forma de huevo y, más comúnmente, circulares). Los sistemas de drenaje pueden tener muchas características diferentes, incluidas cascadas , escaleras, balcones y pozos para atrapar basura, a veces llamados trampas de contaminantes brutos (GPT). También se pueden utilizar tuberías hechas de diferentes materiales, como ladrillo, hormigón, polietileno de alta densidad o acero galvanizado. El plástico reforzado con fibra se utiliza cada vez más comúnmente para tuberías y accesorios de drenaje. [6]
La mayoría de los desagües tienen una única salida grande en su punto de descarga (a menudo cubierta por una rejilla ) en un canal , río, lago, embalse , mar u océano. Aparte de los sumideros, normalmente no hay instalaciones de tratamiento en el sistema de tuberías. Los desagües pluviales pequeños pueden descargar en pozos secos individuales . Los desagües pluviales pueden estar interconectados mediante tuberías ranuradas para formar un sistema de pozo seco más grande. Los desagües pluviales pueden descargar en excavaciones artificiales conocidas como cuencas de recarga o estanques de retención.
Los desagües pluviales a menudo no pueden controlar la cantidad de lluvia que cae durante las fuertes lluvias o tormentas. Cuando los desagües pluviales se inundan, pueden producirse inundaciones en los sótanos y las calles. A diferencia de las inundaciones catastróficas, este tipo de inundaciones urbanas se producen en zonas urbanizadas donde predominan los sistemas de drenaje artificiales. Las inundaciones urbanas son la causa principal de los atascos de alcantarillado y las inundaciones de sótanos, que pueden afectar a las propiedades de forma repetida. [7]
Los desagües obstruidos también contribuyen a las inundaciones al obstruir los desagües pluviales. Las comunidades o ciudades pueden ayudar a reducir este problema limpiando las hojas de los desagües pluviales para evitar que se acumulen o inunden los patios. [8] La nieve en invierno también puede obstruir los desagües cuando llueve mucho y se retira la nieve de los desagües pluviales. [9]
La escorrentía hacia los alcantarillados pluviales se puede minimizar mediante la inclusión de sistemas de drenaje urbano sostenible (término del Reino Unido) o prácticas de desarrollo de bajo impacto o infraestructura verde (términos de EE. UU.) en los planes municipales. Para reducir las aguas pluviales de los tejados, los flujos de los canalones ( canaletas pluviales y bajantes) se pueden infiltrar en el suelo adyacente, en lugar de descargarse en el sistema de alcantarillado pluvial. La escorrentía de aguas pluviales de superficies pavimentadas se puede dirigir a zanjas sin revestimiento (a veces llamadas zanjas o bioswales ) antes de fluir hacia los alcantarillados pluviales, nuevamente para permitir que la escorrentía se filtre en el suelo. Los materiales de pavimentación permeables se pueden utilizar en la construcción de aceras, caminos de acceso y, en algunos casos, estacionamientos, para infiltrar una parte del volumen de aguas pluviales. [10]
Muchas áreas requieren que las propiedades tengan tanques de retención que retengan temporalmente el agua de lluvia y restrinjan el flujo de salida al alcantarillado público. Esto reduce el riesgo de sobrecargar el alcantarillado público durante lluvias fuertes. Una salida de desbordamiento también puede conectarse más arriba en el lado de salida del tanque de retención. Este desbordamiento evita que el tanque de retención se llene por completo. Restringir el flujo de agua y retener temporalmente el agua en un tanque de retención público de esta manera hace que sea mucho menos probable que la lluvia abrume las alcantarillas. [11]
El primer desagüe de las aguas de escorrentía urbana puede ser extremadamente sucio. El agua de lluvia puede contaminarse al correr por la calle u otra superficie impermeable , o por el escurrimiento de productos químicos del césped, antes de ingresar al desagüe.
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El agua que corre por estas superficies impermeables tiende a recoger gasolina , aceite de motor , metales pesados , basura y otros contaminantes de las carreteras y los estacionamientos, así como fertilizantes y pesticidas de los céspedes. Las carreteras y los estacionamientos son fuentes importantes de níquel , cobre , zinc , cadmio , plomo e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que se crean como subproductos de la combustión de la gasolina y otros combustibles fósiles . La escorrentía de los techos aporta altos niveles de compuestos orgánicos sintéticos y zinc (de canaletas galvanizadas ). El uso de fertilizantes en céspedes residenciales, parques y campos de golf es una fuente importante de nitratos y fósforo . [12] [13]
La separación de las escorrentías no deseadas se puede lograr instalando dispositivos dentro del sistema de alcantarillado pluvial. Estos dispositivos son relativamente nuevos y solo se pueden instalar en nuevos desarrollos o durante mejoras importantes. Se los conoce como separadores de aceite y arena (OGS) o separadores de aceite y sedimento (OSS). Consisten en una cámara de registro especializada y utilizan el flujo de agua o la gravedad para separar el aceite y la arena. [14]
Los sumideros suelen estar diseñados con un área de sumidero debajo del nivel de la tubería de salida, un depósito para agua y residuos que ayuda a evitar que la tubería se obstruya. A menos que se construyan con fondos permeables para permitir que el agua se filtre en el suelo subyacente, este sumidero subterráneo puede convertirse en una zona de reproducción de mosquitos, porque es fresco, oscuro y retiene agua estancada durante mucho tiempo. Combinado con rejillas estándar, que tienen agujeros lo suficientemente grandes para que los mosquitos entren y salgan del sumidero, esto es un problema importante en el control de mosquitos. [16]
Los estanques se pueden llenar con hormigón hasta el nivel de las tuberías para evitar que se forme este depósito. Sin un mantenimiento adecuado, la funcionalidad del estanque es cuestionable, ya que estos estanques colectores normalmente no se limpian anualmente como se necesita para que funcionen como se diseñaron. La captura de desechos no sirve de nada porque una vez llenos funcionan como si no hubiera estanques, pero siguen permitiendo una zona poco profunda de retención de agua para la cría de mosquitos. Además, incluso si se limpia y se mantiene, el depósito de agua permanece lleno, lo que da cabida a la cría de mosquitos.
Los desagües pluviales son independientes y distintos de los sistemas de alcantarillado sanitario . La separación de los alcantarillados pluviales de los alcantarillados sanitarios ayuda a evitar que las plantas de tratamiento de aguas residuales se vean desbordadas por la infiltración o entrada de agua durante una tormenta, lo que podría descargar aguas residuales sin tratar al medio ambiente.
Muchos sistemas de drenaje pluvial drenan el agua de lluvia sin tratar hacia ríos o arroyos. En los EE. UU., muchos gobiernos locales realizan campañas de concienciación pública sobre esto, para evitar que la gente arroje desechos en el sistema de drenaje pluvial. [17] En Cleveland, Ohio , por ejemplo, todos los nuevos sumideros instalados tienen inscripciones que indican que no se deben arrojar desechos y, por lo general, también incluyen la huella de un pez. Trout Unlimited Canada recomienda que se pinte un símbolo de pez amarillo junto a los desagües pluviales existentes. [18]
Las ciudades que instalaron sus sistemas de recolección de aguas residuales antes de la década de 1930 solían utilizar sistemas de tuberías únicas para transportar tanto las escorrentías urbanas como las aguas residuales. Este tipo de sistema de recolección se conoce como sistema de alcantarillado combinado (CSS). La razón por la que las ciudades construyeron alcantarillas combinadas fue que sería más barato construir un solo sistema. [19] En estos sistemas, se permite que una lluvia repentina y abundante que exceda la capacidad de tratamiento de aguas residuales se desborde directamente de los desagües pluviales hacia las aguas receptoras a través de estructuras llamadas desbordamientos de alcantarillado combinado . [20]
Los desagües pluviales suelen instalarse a menor profundidad que las alcantarillas combinadas, ya que estas últimas fueron diseñadas para recibir los flujos de aguas residuales de los edificios con sótanos, además de recibir la escorrentía superficial de las calles. [21]
Alrededor de 860 comunidades en los EE. UU. tienen sistemas de alcantarillado combinados, que atienden a unos 40 millones de personas. [22] La ciudad de Nueva York , Washington, DC , Seattle y otras ciudades con sistemas combinados tienen este problema debido a una gran afluencia de aguas pluviales después de cada evento de fuertes lluvias. Algunas ciudades han lidiado con esto agregando grandes tanques de almacenamiento o estanques para contener el agua hasta que pueda ser tratada. Chicago tiene un sistema de túneles, colectivamente llamado el Túnel Profundo , debajo de la ciudad para almacenar sus aguas pluviales. [23] Muchas áreas requieren tanques de retención o sistemas de detención de techo que retienen temporalmente la escorrentía en caso de fuertes lluvias y restringen el flujo de salida al alcantarillado público. Esto reduce el riesgo de saturar el alcantarillado público en caso de fuertes lluvias. Una salida de desbordamiento también puede conectarse más arriba en el lado de salida del tanque de detención. Este desbordamiento evita que el tanque de detención se llene por completo. Al restringir el flujo de agua de esta manera y retener temporalmente el agua en una bóveda o tanque de detención o mediante detención en el techo, es menos probable que las alcantarillas públicas se desborden. [24]
Los códigos de construcción y las ordenanzas de los gobiernos locales varían significativamente en lo que respecta al manejo de las escorrentías de los desagües pluviales. Es posible que se requiera que los nuevos desarrollos construyan su propia capacidad de procesamiento de desagües pluviales para devolver las escorrentías al nivel freático y es posible que se requieran biocanales en áreas ecológicamente sensibles para proteger la cuenca hidrográfica .
En los Estados Unidos, las ciudades, comunidades suburbanas y pueblos con más de 100.000 habitantes, los sistemas de drenaje comunitarios más pequeños en áreas urbanizadas y los sistemas municipales adicionales que están específicamente designados por agencias estatales deben obtener permisos de descarga para sus sistemas de alcantarillado pluvial según la Ley de Agua Limpia . [25] La Agencia de Protección Ambiental (EPA) emitió regulaciones de aguas pluviales para grandes ciudades en 1990 y para otras comunidades en 1999. [26] Los permisos requieren que los gobiernos locales operen programas de gestión de aguas pluviales, que cubran tanto la construcción de nuevos edificios e instalaciones como el mantenimiento de sus redes de drenaje municipales existentes. Para nuevos proyectos de construcción, muchos municipios requieren que los constructores obtengan la aprobación del sistema de drenaje del sitio y los planos estructurales. Las instalaciones del gobierno estatal, como carreteras y autopistas , también están sujetas a las regulaciones de gestión de aguas pluviales. [27]
En 2011, el sureste del condado de Los Ángeles instaló miles de dispositivos de acero inoxidable de captura total de basura en sus desagües de carreteras. [28]
Ha surgido una subcultura internacional en torno a la exploración de los desagües pluviales. Sociedades como el Clan de la Cueva exploran regularmente los desagües debajo de las ciudades. Esto se conoce comúnmente como " exploración urbana ", pero también se conoce como drenaje cuando se relaciona específicamente con los desagües pluviales. [29]
En varias grandes ciudades estadounidenses, las personas sin hogar viven en los desagües pluviales. Al menos 300 personas viven en los 320 kilómetros de desagües pluviales subterráneos de Las Vegas , y muchas de ellas se ganan la vida encontrando premios no reclamados en las máquinas de juego. [30] En 2009 se fundó una organización llamada Shine a Light para ayudar a los residentes de los desagües después de que se produjeran más de 20 muertes por ahogamiento en los años anteriores. [30] [31] En 1986, un hombre de San Diego fue desalojado de un desagüe pluvial después de vivir allí durante nueve meses. [32]
Los estudios arqueológicos han revelado el uso de sistemas de escorrentía de aguas pluviales bastante sofisticados en culturas antiguas. Por ejemplo, en la Creta minoica alrededor del año 2000 a. C., ciudades como Festos fueron diseñadas para tener desagües pluviales y canales para recolectar la escorrentía de las precipitaciones. En Cnosos , Creta , los desagües pluviales incluyen estructuras revestidas de piedra lo suficientemente grandes como para que una persona pueda arrastrarse a través de ellas. [33] Otros ejemplos de civilizaciones tempranas con elementos de sistemas de drenaje de aguas pluviales incluyen a los primeros habitantes de las Islas Orcadas continentales, como Gurness y los Brough de Birsay en Escocia .
