Un alcantarillado sanitario es un sistema de tuberías o túneles subterráneos 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 general llamado "sistema de alcantarillado" o alcantarillado . Las alcantarillas sanitarias que dan servicio a áreas industriales también pueden transportar aguas residuales industriales . En los municipios atendidos por alcantarillas sanitarias, los desagües pluviales separados pueden transportar la escorrentía superficial directamente a las aguas superficiales. Una ventaja de los sistemas de alcantarillado sanitario es que evitan los desbordamientos de alcantarillado combinado . Las alcantarillas sanitarias suelen tener un diámetro mucho menor que las alcantarillas combinadas que también transportan la escorrentía urbana . Pueden producirse acumulaciones de aguas residuales sin tratar si se produce una entrada excesiva de aguas pluviales o una infiltración de agua subterránea debido a juntas con fugas, tuberías defectuosas, etc. en una infraestructura antigua.
El tratamiento de aguas residuales es menos eficaz cuando los desechos sanitarios se diluyen con las aguas pluviales, y se producen desbordamientos de alcantarillado combinado cuando la escorrentía de las fuertes lluvias o el 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 recoge en desagües 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 brindar tratamiento durante eventos de fuertes lluvias. Muchas ciudades con sistemas de alcantarillado combinado construyeron sus sistemas antes de instalar plantas de tratamiento de aguas residuales y no han reemplazado posteriormente esos sistemas de alcantarillado. [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 . Las tuberías verticales, generalmente hechas de hormigón prefabricado , llamadas pozos de registro , conectan las tuberías principales con la superficie. Dependiendo de la aplicación y el uso del sitio, estas tuberías verticales pueden ser cilíndricas , excéntricas o concéntricas . Los pozos de registro se utilizan para acceder a las tuberías de alcantarillado para inspección y mantenimiento, y como un 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 tuberías laterales. Las alcantarillas secundarias suelen pasar por debajo de las calles y reciben tuberías laterales de los edificios a lo largo de esa calle y descargan por gravedad en alcantarillas principales en pozos de registro. Las ciudades más grandes pueden tener alcantarillas llamadas interceptores , que reciben el flujo de múltiples alcantarillas principales. [5] [6]
El diseño y dimensionamiento de los alcantarillados sanitarios tiene en cuenta la población que se atenderá durante la vida útil prevista del alcantarillado, la producción de aguas residuales per cápita y los picos de caudal en función de las rutinas diarias. Los diámetros mínimos de los alcantarillados suelen especificarse para evitar el bloqueo por materiales sólidos que se arrojan por los inodoros; se pueden seleccionar gradientes para mantener las velocidades de flujo generando suficiente turbulencia para minimizar la deposición de sólidos dentro del alcantarillado. También se consideran los flujos de aguas residuales comerciales e industriales, pero la desviación de la escorrentía superficial hacia los desagües pluviales elimina los picos de caudal en clima húmedo de los alcantarillados combinados ineficientes. [7]
Una tubería de impulsión o tubería de elevación [8] es un alcantarillado bombeado que puede ser necesario cuando las alcantarillas por gravedad sirven a áreas a elevaciones más bajas que la planta de tratamiento de aguas residuales, o áreas distantes a elevaciones similares. Una estación elevadora es un sumidero de alcantarillado que eleva las aguas residuales acumuladas a una elevación más alta. 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 impulsión suelen estar construidas de acero soldado o HDPE unido para resistir las presiones dentro de la tubería. Las tuberías de impulsión 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 de efluentes, también llamados drenaje de efluentes de fosas sépticas (STED, por sus siglas en inglés) o sistemas de alcantarillado sin sólidos (SFS, por sus siglas en inglés), tienen fosas sépticas que recogen las aguas residuales de las residencias y las empresas, y el efluente que sale del tanque se envía a una planta de tratamiento de aguas residuales centralizada o a 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 los residuos 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 residuos está presurizado, se pueden colocar justo debajo de la superficie del suelo a lo largo del contorno del terreno. [ cita requerida ]
Cuando no es posible o no resulta práctico descargar las aguas residuales de una propiedad en un alcantarillado sanitario por gravedad, un alcantarillado a presión puede proporcionar un medio alternativo de conexión. Una bomba maceradora en un pozo de bombeo cerca de la propiedad expulsa las aguas residuales a través de una tubería de alta presión de diámetro pequeño hacia el alcantarillado por gravedad más cercano. [9]
Los alcantarillados sanitarios simplificados consisten en tuberías de diámetro pequeño, normalmente de unos 100 milímetros (4 pulgadas), que suelen tenderse con pendientes bastante planas (1 en 200). Aunque el coste de inversión de los alcantarillados sanitarios simplificados puede ser aproximadamente la mitad del coste de los alcantarillados convencionales, los requisitos de funcionamiento y mantenimiento suelen ser mayores. Los alcantarillados simplificados son más comunes en Brasil y otros países en desarrollo. [ cita requerida ]
En las comunidades de baja altitud, 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 la presión atmosférica diferencial para mover el líquido a una estación de vacío central. [10]
Los desbordamientos de las alcantarillas sanitarias pueden producirse debido a tuberías de alcantarillado bloqueadas o rotas, a la infiltración excesiva de aguas pluviales o al mal funcionamiento de las bombas. En estos casos, las aguas residuales sin tratar se descargan desde una alcantarilla sanitaria al medio ambiente antes de llegar a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales . Para evitar estos desbordamientos, es necesario realizar tareas de mantenimiento. También pueden ser necesarias campañas o normativas para prevenir bloqueos (por ejemplo, que exijan el uso de interceptores de grasa a 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 la entrada de agua son problemas exclusivos de las alcantarillas sanitarias, ya que tanto las alcantarillas combinadas como los desagües pluviales están dimensionados para soportar estas contribuciones. Mantener la infiltración a niveles aceptables requiere un estándar de mantenimiento más alto que el necesario para 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 inadecuadas 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 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, remoción y reemplazo de la tubería dañada, que generalmente requería repavimentar la calle después. 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 tiraban de una tapa de alcantarilla a la siguiente, cubriendo la tubería con el cemento a alta presión, que luego se curaba rápidamente , sellando todas las grietas y roturas en la tubería. [13] Hoy en día, algunos municipios utilizan un método similar que utiliza resina epoxi para revestir tuberías viejas o dañadas, creando efectivamente una "tubería dentro de una tubería". Estos métodos pueden no ser adecuados para lugares donde se requiere el diámetro completo 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 de la población, el aumento del uso de agua o nuevas conexiones de servicio dentro de la vida útil esperada de la reparación.
Otro método popular para reemplazar líneas viejas o dañadas se llama ruptura de tuberías , donde una nueva tubería, generalmente de plástico PVC o ABS, se introduce a través de la tubería vieja detrás de un "cabezal expansor" que rompe la tubería vieja a medida que la nueva pasa por detrás de ella.
Estos métodos son los más adecuados para alcantarillas troncales, ya que la reparación de líneas con conexiones laterales se complica al hacer previsiones para recibir flujos laterales sin aceptar infiltraciones indeseables desde uniones inadecuadamente selladas.
Algunas alcantarillas tienen conductos de ventilación altos para liberar los gases fétidos lejos de las personas. Los nombres comunes para estos conductos son conducto hediondo, tubo hediondo, tubo de hedor y conducto de ventilación de alcantarillado. [14]
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Las alcantarillas sanitarias evolucionaron a partir de alcantarillas combinadas construidas donde el agua era abundante. Las heces de los animales se acumulaban en las calles de la ciudad mientras el transporte a tracción animal trasladaba personas y bienes. La acumulación de heces de animales alentaba el vertido de orinales en las calles, donde la recogida de excrementos nocturnos era poco práctica. [15] Las alcantarillas combinadas se construyeron para utilizar la escorrentía superficial para eliminar los desechos de las calles y trasladarlos bajo tierra a lugares alejados de las zonas pobladas. El tratamiento de las aguas residuales se hizo necesario a medida que la población se expandía, pero el aumento de los volúmenes y la capacidad de bombeo necesarios para el tratamiento de los desechos diluidos de las alcantarillas combinadas es más caro que el tratamiento de las aguas residuales no diluidas. [16]
Las comunidades que se urbanizaron a mediados del siglo XX o después generalmente construyeron sistemas separados para aguas residuales (alcantarillas sanitarias) y aguas pluviales, porque las precipitaciones provocan flujos muy variables, lo que reduce la eficiencia de las plantas de tratamiento de aguas residuales. [17]
En el Reino Unido, el término "alcantarilla sucia" también se utilizaba para referirse al alcantarillado sanitario.
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