SEMANA XIII

DRENAJE

Drenaje es un término que proviene del francés drainage y que hace referencia a la acción y efecto de drenar. Este verbo, a su vez, significa asegurar la salida de líquidos o de la excesiva humedad por medio de cañerías, tubos o zanjas.
Para la ingeniería y el urbanismo, el drenaje es el sistema de tuberías interconectadas que permite el desalojo de los líquidos pluviales o de otro tipo. El drenaje sanitario es aquél que lleva los desechos líquidos de las viviendas o industrias hacia plantas depuradoras, donde se realiza un tratamiento para que el líquido pueda ser vertido en un cauce de agua y siga desarrollándose el ciclo hidrológico.

Los primeros sistemas de drenaje datan de varios milenios antes de Cristo, aunque se trata de diseños sobre la tierra, mientras que en la actualidad se construyen redes subterráneas. Recién en el Siglo XIX, los franceses crearon el primer sistema debajo del suelo; desde ese entonces, más y más ciudades europeas del centro del continente siguieron sus pasos, aprovechando los ríos cercanos para drenar las aguas.

El drenaje pluvial, por su parte, es el sistema que facilita el traslado del agua de lluvia para que ésta pueda ser aprovechada. Otro de sus propósitos, quizás el más importante, es evitar que las ciudades se inunden.

Un sistema de drenaje deficiente pone a una ciudad en riesgo; un ejemplo claro de las consecuencias de un diseño pobre se aprecia en la historia del huracán Katrina, que azotó al Estado norteamericano de Nueva Orleans en agosto del año 2005, ya que la inundación que siguió a dicha catástrofe tomó muchos meses en ser resuelta.

Otro peligro que supone un sistema de drenaje es la contaminación; dado que no existe un control estricto de los materiales que son desechados constantemente en las cañerías, es posible verter materiales tóxicos que amenacen silenciosamente a toda la población. Por otro lado, es importante señalar que cuando el volumen de los residuos es pequeño, el riesgo es menor. En el año 1992, en la ciudad mexicana de Guadalajara tuvo lugar una serie de explosiones que abarcó más de ocho kilómetros, cobrándose muchas vidas, a causa de un derrame de gasolina en las alcantarillas.

Cabe mencionar que dentro del universo de los mitos y las leyendas urbanas, las cloacas ocupan un lugar protagónico; desde hace décadas, se han relatado infinidad de encuentros con especiesdesconocidas o que no deberían estar en una ciudad, que asomaban por los resumideros de las casas o por las alcantarillas. Sin duda, la historia de los grandes reptiles en las cañerías norteamericanas es la más popular a nivel mundial; pero en muchos otros puntos del planeta se han hecho descubrimientos escalofriantes.


Como suele suceder en estos casos, es muy difícil distinguir entre las historias verídicas y las fabricadas para generar miedo en los ciudadanos; además, no todas las personas que describen una experiencia real pueden dar detalles o información concreta acerca de la criatura que hayan visto. Se ha demostrado, sin embargo, que la mezcla inusual de materia orgánica que tiene lugar en las cloacas ha dado lugar al nacimiento de especies que no se encuentran en otros ecosistemas, lo cual confirma que es absolutamente posible avistar un ser vivo poco común en los sistemas de drenaje; esto no descarta que muchas veces la gente se confunda, producto de la sugestión, y advierta vida en un simple manojo de residuos.

Un drenaje geológico, por otra parte, es una red de transporte superficial del agua y de los sedimentos que suele permeabilizar las capas superiores de un terreno y después constituye arroyos.

Por último, la noción de drenaje también se utiliza en medicina para denominar el utensilio que permite extraer el exceso de líquidos, a veces anormales, de una herida, cavidad o absceso.

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 tuberías y construcciones usado para la recogida y transporte de las aguas residuales, industriales 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 alcantarillado son estructuras hidráulicas que funcionan a presión atmosférica, por gravedad. Sólo muy raramente, y por tramos breves, están constituidos por tuberíasque 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.

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 los países.

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, la red de alcantarillado sanitario, transporta las aguas residuales domésticas, comerciales e industriales hasta una estación depuradora; y la otra, la red de alcantarillado pluvial, conduce 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, del cual desde finales de los años 1990 se está 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.

En comparación con 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 la 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 construían 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 aliviaderos de tormentas, que son depósitos donde se retiene el agua procedente de los colectores cuando esta es muy caudalosa por efecto de la lluvia, para evitar inundaciones.
• 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, tras ser su caudal ya regulado por el aliviadero.

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).

DRENAJES Y REDES DE DRENAJES


Una alcantarilla o cloaca es un acueducto subterráneo destinado a evacuar las aguas residuales domésticas u otro tipo de aguas usada.

Diseño de drenaje

El drenaje es el sistema de tuberías interconectadas que permite el desalojo de los líquidos pluviales o de otro tipo. El drenaje sanitario es aquél que lleva los desechos líquidos de las viviendas o industrias hacia plantas depuradoras, donde se realiza un tratamiento para que el líquido pueda ser vertido en un cauce de agua y siga desarrollándose el ciclo hidrológico.

Las redes de drenaje se diseñarán para proporcionar una adecuada evacuación de las aguas servidas, lluvias y vertidos accidentales de hidrocarburos y cumplirán con las siguientes disposiciones:
a) El tamaño mínimo de las tuberías subterráneas será de 100 mm., y la profundidad mínima de enterramiento debe ser de 600 mm., medidos desde la generatriz superior de la tubería.
b) La entrada de líquidos a la red de drenaje se efectuará a través de sumideros con sifón para evitar la salida de olores y gases. c) La red de aguas servidas se conectará a la red pública municipal; o en su defecto, se asegurará, mediante tratamiento, un vertido no contaminante.
d) Las redes de drenaje permitirán separar, por una parte, las aguas contaminadas por hidrocarburos o susceptibles de serlo, que se depurarán mediante separador de grasas, y por otra parte, las aguas no contaminadas por estos elementos.

Recolectar el agua
Transportar el agua por las tuberías
Descargar el agua.


Lista de verificación para el diseño del drenaje:
Analice la topografía del terreno
Examine la pendiente de la inclinación
Determine de dónde proviene el agua
Determine hacia dónde se dirige el agua
Busque estructuras que impidan el flujo de agua



Componentes principales de una red de alcantarillado


Los dos tipos más comunes de tuberías de drenaje para las aplicaciones de drenaje son:

las tuberías corrugadas y las de alcantarilla y drenaje (interior liso).
Las tuberías corrugadas de interior sencillo son económicas, flexibles y fáciles de instalar, pero carecen de un interior liso que permita el uso de una serpiente de drenaje en caso de que se obstruyan.


La alcantarilla y drenaje son más rígidas que las corrugadas, lo cual facilita mantener una pendiente continua en áreas críticas.

ALCANTARILLAS



Los sistemas no convencionales pueden constituir alternativas de saneamiento cuando, partiendo de sistemas in situ, se incrementa la densidad de población.

Los alcantarillados simplificados: funcionan esencialmente como un alcantarillado sanitario convencional pero teniendo en cuenta para su diseño y construcción consideraciones que permiten reducir el diámetro de los colectores tales como la disponibilidad de mejores equipos para su mantenimiento, que permiten reducir el número de pozos de inspección o sustituirlos por estructuras más económicas.
Los alcantarillados condominiales: son sistemas que recogen las aguas residuales de un conjunto de viviendas que normalmente están ubicadas en un área inferior a 1 ha mediante colectores simplificados, y son conducidas a la red de alcantarillado municipal o eventualmente a una planta de tratamiento.
Los alcantarillados sin arrastre de sólidos: son sistemas en los que el agua residual de una o más viviendas es descargada a un tanque interceptor de sólidos donde estos se retienen y degradan, produciendo un efluente sin sólidos sedimentables que es transportado por gravedad en un sistema de colectores de diámetros reducidos y poco profundos. Sirven para uso doméstico en pequeñas comunidades o poblados y su funcionamiento depende de la operación adecuada de los tanques interceptores y del control al uso indebido de los colectores. Desde el punto de vista ambiental pueden tener un costo y un impacto mucho más reducido.
• red de alcantarillado, red de saneamiento o red de drenaje al sistema de tuberías y construcciones usado para la recogida y transporte de las aguas residuales, industriales 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 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
Tubería de drenaje

TIPOS DE ALCANTARILLADO

ALCANTARILLAS, DRENAJES Y REDES DE DRENAJES

• 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 conductos enterrados en las vías públicas, de pequeña sección, que transportan el caudal de acometidas e imbornales hasta un colector;

• los colectores 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.

Clasificación de los sistemas de alcantarillado

Los alcantarillados convencionales son los sistemas tradicionales utilizados para la recolección y transporte de aguas residuales o lluvias hasta los sitios de disposición final, estos son:

Alcantarillado combinado: En el que las aguas residuales y pluviales son recolectadas y transportadas por el mismo sistema.
Alcantarillado separado: La recolección y transporte de las aguas residuales y pluviales se hace mediante sistemas independientes; es decir, alcantarillado sanitario y alcantarillado pluvial.

VIDEO

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