Alcantarillado

El alcantarillado (sistema de alcantarillado, red de saneamiento, cloacas o red de drenaje) es la infraestructura que transporta las aguas residuales o la escorrentía superficial (aguas pluviales, agua de deshielo, agua de lluvia) mediante alcantarillas. Abarca componentes tales como drenajes receptores, pozos de acceso, estaciones de bombeo, desbordamientos pluviales y cámaras de filtrado del alcantarillado combinado o alcantarillado sanitario. El alcantarillado termina en la entrada a una planta de tratamiento de aguas residuales o en el punto de descarga al medio ambiente. Es el sistema de tuberías, cámaras, arquetas, etc. que conducen las aguas residuales o pluviales.

En muchas ciudades, las aguas residuales (o aguas residuales municipales) se transportan junto con las aguas pluviales, en un sistema de alcantarillado combinado, a una planta de tratamiento de aguas residuales. En algunas áreas urbanas, las aguas residuales se transportan por separado en alcantarillas sanitarias y la escorrentía de las calles se transporta en desagües pluviales. El acceso a estos sistemas, con fines de mantenimiento, suele realizarse a través de una boca de acceso. Durante los períodos de alta precipitación, un sistema de alcantarillado puede experimentar un evento de desbordamiento de alcantarillado combinado o un evento de desbordamiento de alcantarillado sanitario, lo que obliga a que las aguas residuales sin tratar fluyan directamente a las aguas receptoras. Esto puede suponer una grave amenaza para la salud pública y el medio ambiente circundante.

El sistema de alcantarillado se denomina alcantarillado o alcantarillado en inglés británico y alcantarillado en inglés americano.

Componentes y tipos

La parte principal de dicho sistema se compone de grandes tuberías (es decir, las alcantarillas o "alcantarillas sanitarias") que transportan las aguas residuales desde el punto de producción hasta el punto de tratamiento o descarga.

Los tipos de sistemas de alcantarillado sanitario que generalmente son alcantarillados por gravedad incluyen:

• alcantarillado combinado
• alcantarillado simplificado
• Colector de aguas pluviales

Las alcantarillas sanitarias que no dependen únicamente de la gravedad incluyen:

• alcantarillado al vacío
• alcantarillado de efluentes

Cuando no se ha instalado un sistema de alcantarillado, las aguas residuales pueden recogerse de las viviendas mediante tuberías en fosas sépticas o pozos negros, donde pueden ser tratadas o recogidas en vehículos y llevadas para su tratamiento o eliminación (proceso conocido como gestión de lodos fecales).

Mantenimiento y rehabilitación

Se aplican severas restricciones al alcantarillado, lo que puede resultar en un deterioro prematuro. Estos incluyen la intrusión de raíces, el desplazamiento de juntas, grietas y formaciones de orificios que conducen a un volumen significativo de fugas con un riesgo general para el medio ambiente y la salud pública. Por ejemplo, se estima que 500 millones de m3 de agua contaminada por año pueden filtrarse en el suelo y las aguas subterráneas en Alemania. La rehabilitación y reemplazo de alcantarillas dañadas es muy costosa. Los costos anuales de rehabilitación para el condado de Los Ángeles rondan los 400 millones de euros, y en Alemania, estos costos se estiman en 100 millones de euros.

El sulfuro de hidrógeno (H ₂ S) es indirectamente responsable de la corrosión por sulfuro biogénico y, en consecuencia, las alcantarillas necesitan obras de rehabilitación. Varias opciones de reparación están disponibles para los propietarios en una amplia gama de costos y durabilidad potencial. Una opción es la aplicación de un material cementoso a base de cemento de aluminato de calcio, después de una limpieza de la estructura corroída para eliminar el material suelto y los contaminantes a fin de exponer un sustrato sano, rugoso y limpio. Según el estado del hormigón y la contaminación, la limpieza puede variar desde una simple limpieza con chorro de agua a alta presión (200 bares) hasta una verdadera hidrodemolición (2000 bares).

Un método para asegurar que el concreto en buenas condiciones esté expuesto es verificar que el pH de la superficie sea superior a 10.

En cuanto a cualquier reparación de hormigón, se deben seguir las normas más modernas. Después de este paso de limpieza, el material cementoso se aplica al sustrato saturado con la superficie seca usando:

• Aspersión húmeda a baja presión: este método es el más común porque no produce polvo y prácticamente no se pierde material por rebote. Utiliza una bomba de rotor de fachada clásica, fácilmente disponible en el mercado. El principal inconveniente es la distancia de bombeo limitada que no puede superar los 75 metros.
• Rociado húmedo con cabezal giratorio: este método es similar al primero, pero se reemplaza el rociado manual por un cabezal giratorio que proyecta el mortero sobre la superficie reparada. Este método es rápido y especialmente adecuado para cámaras cilíndricas como pozos de acceso. Cuando una estructura está tan severamente corroída que la entrada humana es un riesgo, la aplicación del cabezal giratorio permite una consolidación "no tripulada" de la boca de inspección.
• Chorro seco de alta presión: este método, también llamado “shotcrete” o “gunite”, está permitiendo una mayor tasa de rehabilitación, y también hacer una aplicación más espesa en una sola pasada. El interés principal del hormigón proyectado seco es la capacidad de bombear el mortero a larga distancia y esto es necesario cuando los puntos de acceso son distantes. Quizás la distancia más larga de hormigón proyectado seco sea un sitio de trabajo en Australia en 2014, donde el mortero de aluminato de calcio al 100 % se transportó por aire más de 800 metros antes de ser rociado. El principal inconveniente del hormigón proyectado seco es la generación de polvo y rebote; estos podrían limitarse y controlarse con los medios apropiados (anillo de humedad previa, clasificación de áridos adaptada, aplicador de boquillas experimentado, paredes de corte de agua nebulizada, etc.).

Desafíos

Mesa de agua

La infraestructura del sistema de alcantarillado a menudo reduce el nivel freático en áreas, especialmente en áreas densamente pobladas donde el agua de lluvia (de los techos de las casas) se canaliza directamente al sistema, en lugar de permitir que el suelo la absorba. En ciertas áreas ha resultado en una disminución significativa del nivel freático. En el ejemplo de Bélgica, el resultado ha sido una reducción del nivel freático de 100 metros. El agua dulce acumulada por el sistema se canaliza luego al mar. En áreas donde esto es una preocupación, se pueden usar alcantarillas de vacío, debido a la excavación poco profunda que es posible para ellas.

Falta de infraestructura

En muchos países de bajos ingresos, las aguas residuales pueden, en algunos casos, drenarse directamente a los cuerpos de agua receptores sin la existencia de sistemas de alcantarillado. Esto puede causar la contaminación del agua. Los patógenos pueden causar una variedad de enfermedades. Algunas sustancias químicas presentan riesgos incluso en concentraciones muy bajas y pueden seguir siendo una amenaza durante largos períodos de tiempo debido a la bioacumulación en tejidos animales o humanos.

Reglamento

En muchos países europeos, los ciudadanos están obligados a conectar el saneamiento de su hogar al alcantarillado nacional siempre que sea posible. Esto ha resultado en que grandes porcentajes de la población estén conectados. Por ejemplo, los Países Bajos tienen el 99% de la población conectada al sistema y el 1% tiene un sistema de eliminación o tratamiento de aguas residuales individual, por ejemplo, una fosa séptica. Otros tienen porcentajes ligeramente más bajos (aunque todavía sustanciales); por ejemplo, 96% para Alemania.

Tendencias

Los enfoques actuales para la gestión de aguas residuales pueden incluir el manejo de la escorrentía superficial por separado de las aguas residuales, el manejo de las aguas grises por separado de las aguas negras (inodoros con descarga de agua) y hacer frente mejor a eventos anormales (como picos de volumen de aguas pluviales debido a condiciones climáticas extremas).