COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

Los componentes principales de un sistema de alcantarillado se agrupan según la función para la cual son empleados. Así, un sistema de alcantarillado sanitario, pluvial o combinado, se integra de las siguientes partes:

1. Estructuras de Captación2. Estructuras de Conducción 3. Estructuras de Conexión y Mantenimiento.4. Sistemas de Tratamiento y Disposición Final.5. Estructuras de Vertido.6. Estructuras Complementarias.

Estructuras de Captación

Las estructuras de Captación son aquellas que recolectan las aguas a transportar en el sistema de alcantarillado. Consiste en bocas de tormenta, que son las estructuras que recolectan el agua que escurre sobre la superficie del terreno y la conducen al sistema de atarjeas. Se ubican a cierta distancia en las calles con el fin de interceptar el flujo superficial, especialmente aguas arriba del cruce de las calles y avenidas de importancia, también se les coloca en los puntos bajos del terreno, donde pudiera acumularse el agua.

Están constituidas por una caja que funciona como desarenador donde se depositan las materias pesadas que arrastra el agua y por una coladera con su estructura de soporte que permite la entrada del agua de la superficie del terreno al sistema de la red mediante una tubería a la que se le denomina albañal pluvial. La coladera evita el paso de basura, ramas y otros objetos que pudieran taponar los conductos de la red.

Existen varios tipos de bocas de tormenta, a los cuales se les acostumbra llamarles coladeras pluviales:

De piso. De banqueta. Combinadas. Longitudinales. Transversales.

Las coladeras de piso se instalan formando parte del pavimento al mismo nivel de superficie y las de banqueta se construyen formando parte de la guarnición. Cuando se requiere captar mayores gastos, puede hacerse una combinación de ambas. Las coladeras longitudinales son un tipo especial de las de banqueta. La selección de alguna de ellas o de sus combinaciones depende exclusivamente de la pendiente longitudinal de las calles y del caudal por recolectar. En ocasiones, se les combina con una depresión del espesor del pavimento para hacerlas más eficientes.

Implementación de los elementos de captación:

En el caso de alcantarillados sanitarios, se refieren a las conexiones domiciliarias formadas por tuberías conocidas como albañales.

Albañal: Canal o conducto por el que van y salen las aguas sucias o residuales.

En los sistemas de alcantarillado pluvial se utilizan sumideros o bocas de tormenta como estructuras de captación, aunque también pueden existir conexiones domiciliarias donde se vierta el agua de lluvia que caen en techos y patios. En los sumideros ubicados convenientemente en puntos bajos del terreno y a cierta distancia de las calles, se coloca una rejilla o coladera para evitar el ingreso de objetos que obstruyan los conductos, por lo que son conocidas como coladeras pluviales.

1. Conexiones domiciliares

Las conexiones domiciliares están formadas por un tubo que lleva las aguas servidas, desde una vivienda o edificio a una alcantarilla común o a un punto de descarga. También denominadas acometidas domiciliares.

Ordinariamente al construir un sistema de alcantarillado, es costumbre establecer y dejar previsto una conexión en Y o en T en cada lote edificado o en cada lugar donde haya que conectar un desagüe doméstico. Las conexiones deben taparse e impermeabilizarse para evitar la entrada de aguas subterráneas y raíces. En colectores pequeños es más conveniente una conexión en Y que proporciona una unión menos violenta de los escurrimientos de la que se conseguiría con una conexión en T. Sin embargo, la conexión en T es más fácil de instalar en condiciones difíciles y una conexión de este tipo bien instalada es preferible que una en Y mal establecida. Es conveniente que el empotramiento con el colector principal se haga en la parte superior para impedir que las aguas negras retornen por la conexión doméstica cuando el colector esté funcionando a toda su capacidad.

Cajas o Candelas

La conexión se realiza por medio de una caja de inspección, construida de mampostería o con tubos de concreto colocados verticalmente. El lado menor será de 45cms. y si fuese circular, tendrá un diámetro no menor de 12” y una altura mínima de 1m, en ambos casos debe ser impermeabilizada por dentro y tener una tapadera para realizar inspecciones. El fondo tiene que ser fundido de concreto, dejando la respectiva pendiente para que las aguas fluyan por la tubería secundaria y pueda llevarla al alcantarillado central.

Tubería Secundaria

La conexión de la candela domiciliar con la tubería central se hará por medio de la tubería secundaria, la cual tendrá un diámetro mínimo de 4” con tubería PVC y 6” con tubería de concreto, y deberá de tener una pendiente mínima del 2 %.

Al realizar el diseño de alcantarillado deben considerarse las alturas en las cuales se encuentran las casas con relación a la alcantarilla central, y con esto no profundizar demasiado la conexión domiciliar, aunque en algunos casos esta resulta imposible por la topografía del terreno, debiendo considerar otras formas de realizar dicha conexión. La utilización de sistemas que permitan un

mejor funcionamiento del alcantarillado se empleara en situaciones en las cuales el diseñador lo considere conveniente, derivado de las características del sistema que se diseñe y las condiciones físicas donde se construirá.

Procedimientos constructivos de conexiones domiciliares

Existen dos métodos de instalación de conexiones domiciliares:

Instalación a base de accesorios (codos, tees, yees, etc.). Instalación a base de silletas, este método tiene la ventaja sobre la anterior de poder

utilizarse en sistemas de alcantarillados en funcionamiento, sin interrumpir el servicio, la instalación no demora más de 15 minutos.

Independientemente del método seleccionado para la instalación de domiciliares, deberá tomarse en consideración la profundidad del colector principal, para instalar de acuerdo a las siguientes recomendaciones el accesorio más adecuado.

Profundidades de 0 a 2 metros:

Se utilizara según el método escogido, una yee sanitaria o una silleta Y, complementada con un codo a 45º.

Profundidades de 2 o más metros: Se utilizara según el método escogido, una tee sanitaria o una silleta T complementada con un codo a 90º.

Fuente: Tubovinil, S.A. Norma ASTM 3034. Tubería PVC para Alcantarillado Sanitario, Pág. 13.

Accesorios para Instalación de Conexiones Domiciliares

Para la tubería de alcantarillado sanitario norma ASTM 3034, se han desarrollado una nueva línea de accesorios, desde θ=4” a θ=15” para facilitar y agilizar los sistemas de instalación, tales como

codos, tees sanitarias, yees, sifones, etc. Lo que permite un gran ahorro en esfuerzo y tiempo de instalación.

Fuente: Tubovinil, S.A. Norma ASTM 3034, Tubería PVC para Alcantarillado Sanitario, Pág. 14, 15, 16.

2. Tragantes

Los tragantes o sumideros son aberturas en las calles colocadas generalmente en las cunetas de estas y en sus puntos bajos. Están diseñados para interceptar el agua de tormenta y conducirla al alcantarillado de tormenta o combinado. Los sumideros deben estar capacitados para tomar todo el gasto que pueda circular por su punto de ubicación, en la calle. Debe, además, evitar la entrada en los colectores de materia sólida arrastrada que puedan obstruir los conductos.

La separación entre sumideros está en función de la intensidad de las precipitaciones pluviales, del tipo de calle, de las áreas afluentes y de la pendiente de la cual junto a la precipitación produce un tirante en la escorrentía, que se recomienda no sea mayor a 0.03 m promedio ó 0.10 m en la boca. Los sumideros se localizan en las intersecciones, en las partes bajas de las calles, y a intervalos apropiados (cuando el tirante sea = 0.10 m) en cuadras muy largas en una intersección o bocacalle los sumideros deben colocarse de tal modo que impidan que el agua llegue hasta el cruce de peatones, por ello, generalmente se ubican de 2.00 a 3.00 m de la esquina.

Existen varios tipos de sumideros, entre los cuales sobresalen dos, que se diferencian dependiendo del tipo de alcantarilla a que están conectados, ya que si es un sistema combinado, el sumidero posee un cierre hidráulico (sifón) para evitar el escape de los gases que se despendren en el proceso séptico del líquido cloacal, en especial en las épocas de estío.

Generalmente los sumideros poseen un depósito de retención, que funciona como un desarenador, el cual retiene el agua de lluvia durante un breve período de tiempo con el objeto que se posen los residuos. Se considera que estos depósitos son necesarios para evitar la obstrucción del alcantarillado con arena, escajo y otras materias análogas, sin embargo, en la actualidad se recomienda una buena pendiente en las cloacas y así con ello evitar el desarenador, ya que necesita una limpieza frecuente para evitar malos olores, obstrucción y producción de insectos (zancudos, moscas, etc.).

Para los sistemas combinados y de tormenta, se diseñaran tragantes para localizarlos en los siguientes casos:

En las partes bajas, al final de cada cuadra a 3.00 metros antes de la esquina. En puntos intermedios de las cuadras cuando el caudal acumulado provoque un tirante de

agua superior a 0.10 metros. Únicamente en aquellas calles que cuenten con pavimento o hayan recibido o vayan a

recibir algún tipo de tratamiento para estabilizar su superficie. Únicamente cuando las calles cuenten con bordillo o que se conozcan las cotas definitivas

de la rasante.

Sistemas de Tratamiento y Disposición Final

La disposición final de las aguas captadas por un sistema de alcantarillado no es una estructura que forme parte del mismo, sin embargo, representa una parte fundamental del proyecto de alcantarillado. Su importancia radica en que si no se define con anterioridad a la construcción del proyecto el destino de las aguas residuales o pluviales, entonces se pueden provocar graves daños al medio ambiente e incluso a la población servida o a aquella que se encuentra cerca de la zona de vertido.

Se le llama disposición final al destino que se le dará al agua captada por un sistema de

alcantarillado. En la mayoría de los casos, las aguas se vierten a una corriente natural que pueda

conducir y degradar los contaminantes del agua. En este sentido, se cuenta con la tecnología y los conocimientos necesarios para determinar el grado en que una corriente puede degradar los contaminantes e incluso, se puede determinar el número, espaciamiento y magnitud de las descargas que es capaz de soportar.

Por otra parte, la tendencia actual es tratar las aguas residuales y emplearlas como aguas tratadas o verterlas a las corrientes. También se desarrollan acciones encaminadas al uso del agua pluvial, pues pueden ser utilizadas en el riego de áreas verdes en zonas urbanas, tales como jardines, parques y camellones, o en zonas rurales en el riego de cultivos.

Así, un proyecto moderno de alcantarillado pluvial puede ser compatible con el medio ambiente y ser agradable a la población según el uso que se le dé al agua pluvial. Al respecto, cabe mencionar los pequeños lagos artificiales que son construidos en parques públicos con fines ornamentales

Tratamiento de Aguas Residuales

Consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano. La tesis fundamental para el control de la polución por aguas residuales ha sido tratar las aguas residuales en plantas de tratamiento que hagan parte del proceso de remoción de los contaminantes y dejar que la naturaleza lo complete en el cuerpo receptor.

Procesos de tratamiento típicamente referidos:

Tratamiento primario (asentamiento de sólidos). Tratamiento secundario (tratamiento biológico de la materia orgánica disuelta presente en

el agua residual, transformándola en sólidos suspendidos que se eliminan fácilmente). Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección).

Todo proceso de tratamiento contiene varias etapas, las cuales dependen una de la otra, en el ciclo de tratamiento estas etapas son:

Tratamiento preliminar:

Los dispositivos utilizados en el tratamiento preliminar o también llamado pre-tratamiento, son para eliminar o separar los sólidos mayores o flotantes, los sólidos inorgánicos pesados y eliminar cantidades excesivas de aceites y grasas.

Para poder cumplir con este objetivo, se pueden utilizar distintos métodos con unidades distintas, pero las más utilizadas son:

• Rejillas o cribas de barras • Desarenador

Tratamiento primario:

El fin de este tratamiento es retirar de las aguas residuales los sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentables que se encuentran suspendidos, mediante el proceso físico de sedimentación. La actividad biológica en esta etapa tiene poca importancia. Lo esencial de este tratamiento es disminuir lo suficiente la velocidad de las aguas, para que puedan sedimentarse los sólidos que representan la materia tanto orgánica como inorgánica susceptible de degradación; y los métodos o elementos de tratamiento primario más utilizados son:

• Fosas sépticas • Tanques Imhoff • Sedimentadores simples o primarios

Con el tratamiento primario se pretende eliminar alrededor del 30% de los sólidos, se busca una reducción del 30 al 40% del número de organismos coliformes y además la demanda bioquímica se reduce entre 25 y 40%.

Tratamiento secundario:

El tratamiento secundario es un tratamiento biológico que persigue transformar la materia orgánica del agua residual en materia celular, gases, energía y agua. A su vez se retienen también sólidos en suspensión y sólidos coloidales.

En la zona de tratamiento secundario algunas veces se añaden reactivos para favorecer la eliminación de fósforo, o de sólidos coloidales. A este tratamiento químico no se le debe considerar un tratamiento secundario.

Lagunas de estabilización. Aerobias. Anaerobias. Facultativas. Aireadas. Filtros Biológicos. Reactores Anaeróbico de Flujo Ascendente (RAFA).

Lodos Activados. Sedimentadores Secundarios.

Proceso aeróbio: Este método de tratamiento de aguas servidas se basa en el proceso de lodos activados, que se puede definir como un sistema de tratamiento en el cual una masa biológica heterogénea (lodo activado), es continuamente reciclada y puesta en contacto con la materia orgánica del desecho líquido afluente al sistema, en presencia de oxígeno molecular por difusión de aire comprimido.

Proceso anaeróbico: En la digestión anaeróbica, la materia orgánica se descompone por la acción de los microorganismos en ausencia del oxigeno, y se producen metano y anhídrido carbónico; estos últimos se utilizan principalmente para la estabilización de lodos de aguas negras.

Tratamiento Terciario

El tratamiento avanzado del agua residual se define como el tratamiento adicional necesario para la eliminación de los sólidos suspendidos no tratados en las etapas anteriores y de las sustancias disueltas que permanecen en el agua residual después del tratamiento secundario convencional. Estas sustancias pueden ser materia orgánica o inorgánica, en forma de sólidos suspendidos, y su naturaleza puede variar desde iones inorgánicos relativamente simples, como el calcio, el potasio, el sulfato, el nitrato y el fosfato, hasta un número cada vez mayor de compuestos orgánicos sintéticos muy complejos. En el transcurso de los últimos años se ha conseguido tener un conocimiento mucho más complejo sobre el efecto de las sustancias en el medio ambiente. La investigación sobre los posibles efectos tóxicos de estas sustancias en el medio ambiente continua, así como la investigación sobre los procesos de tratamientos, tanto convencionales como avanzados, dirigidos a su eliminación.

Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR):

Es una instalación donde a las Aguas Residuales se les retiran los contaminantes, para hacer de ella un agua sin riesgos a la salud y/o al medio ambiente al disponerla en un cuerpo receptor natural (mar, ríos o lagos) o por su reuso en otras actividades de nuestra vida cotidiana con excepción del consumo humano (no para ingerir o aseo personal).

En Guatemala se cuenta con el respaldo de reconocidas empresas especialistas en el funcionamiento y operación de plantas de tratamiento como Consultora Centroamericana, Hidrotecnia, Ecotec, Durman, Hidroconsult, Bioguatemala, Puritech, entre otros y distinguidos laboratorios como Ecosistemas, Soluciones Analíticas, Labind y ControLab, mismos que brindan sus servicios de asesoría y análisis para asegurar la calidad y continuidad del servicio.

Tanques Imhoff

Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los tanques de Imhoff ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domésticas, ya que integran la sedimentación del agua y la digestión de los lodos sedimentados en la misma unidad, tienen una operación muy simple y no requiere de los procesos de cribado y remoción de arena. Son convenientes especialmente en climas calurosos, pues esto facilita la digestión de lodos. En la selección de esta unidad de tratamiento se debe considerar que los tanques de Imhoff pueden producir olores desagradables.

El tranque de Imhoff elimina del 40% al 50% de sólidos suspendidos.

Sedimentadores Primarios

A diferencia de los tanques de Imhoff, y de las fosas sépticas en estas unidades no se tratan los lodos, por lo que generalmente se utilizan como una primera etapa de un tratamiento primario.

Se puede recomendar su construcción siempre y cuando se tengan planes para aumentar el tratamiento a un nivel secundario, en un futuro cercano, esta observación se basa en las dificultades que presenta en las plantas el manejo de los lodos ya sea para su digestión u otro tipo de tratamiento.

Estas unidades tienen como función la reducción de los sólidos suspendidos, grasas y aceites de las aguas residuales. Las eficiencias esperadas son del 55% en s olidos y se obtienen concentraciones en grasas y aceites inferiores a 30 mg/l.

Lagunas de Estabilización

Entre las técnicas de bajo costo en el campo del tratamiento de aguas residuales, los sistemas lagunares son los que han encontrado mayor aplicación.

Las lagunas de estabilización son el método más simple de tratamiento de aguas residuales que existe. Están constituidos por excavaciones poco profundas cercadas por taludes de tierra. Generalmente tiene forma rectangular o cuadrada.

Las lagunas tienen como objetivos:

1. Remover de las aguas residuales la materia orgánica que ocasiona la contaminación. 2. Eliminar microorganismos patógenos que representan un grave peligro para la salud. 3. Utilizar su efluente para reutilización, con otras finalidades, como agricultura.

La eficiencia de la depuración del agua residual en lagunas de estabilización depende ampliamente de las condiciones climáticas de la zona, temperatura, radiación solar, frecuencia y fuerza de los vientos locales, y factores que afectan directamente a la biología del sistema.

Las lagunas de estabilización operan con concentraciones reducidas de biomasa que ejerce su acción a lo largo de periodos prolongados.