El presente artículo se trata sobre los Conceptos de Drenaje, basado en estudios bibliográficos y en la experiencia personal del autor tiene sobre la temática, pretende responder a la inquietud de los estudiantes de ingeniería para encontrar información.
Aguas residuales domésticas.
Son aquellas provenientes de inodoros, regaderas, lavaderos, cocinas, drenaje y otros elementos domésticos. Estas aguas están compuestas por sólidos suspendidos (generalmente materia orgánica biodegradable), sólidos sedimentables (principalmente materia inorgánica), nutrientes, (nitrógeno y fosforo) y organismos patógenos.
Existe una subdivisión:
- Aguas Negras: Las que provienen de WC y Mingitorios.
- Aguas grises: Las que provienen de lavaderos, fregaderos y tarjas.
- Aguas jabonosas: Las que provienen de lavabos y regaderas.
Aguas residuales industriales.
Se originan de los desechos de procesos industriales o manufactureros y, debido a su naturaleza, pueden contener, además de los componentes antes mencionados en las aguas domésticas, elementos tóxicos tales como plomo, mercurio, níquel, cobre, solventes, grasas y otros, que requieren ser removidos en vez de ser vertidos al sistema de alcantarillado.
Aguas de lluvias.
Provienen de la precipitación pluvial y, debido a su efecto de lavado sobre tejados, calles y suelos, y la atmosfera pueden contener una gran cantidad de sólidos suspendidos; algunos metales pesados y otros elementos químicos tóxicos.
Albañal interior.
Es la tubería que recoge las aguas residuales de una edificación y termina generalmente en un registro.
Alcantarillado sanitario.
Un sistema de alcantarillado consiste en una serie de tuberías y obras complementarias, necesarias para recibir, conducir, ventilar y evacuar las aguas residuales de la población.
De no existir estas redes de recolección de agua, se pondría en grave peligro la salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiológicas y, además, se causarían importantes pérdidas materiales.
Atarjea.
Es la tubería que recoge las aguas residuales de las descargas domiciliarias o albañal exterior para entregarlas al colector por medio de un pozo de visita.
Brocal.
Dispositivo sobre el que se asienta una tapa, que permite el acceso y cierre de un pozo de visita en su parte superior o a nivel de piso, el cual se apoya por fuera de la boca de acceso del pozo de visita.
Cabeza de atarjea.
Extremo inicial de una atarjea.
Colector.
Es la tubería que recoge las aguas residuales de las atarjeas. Puede terminar en un interceptor, en un emisor o en la planta de tratamiento.
No es conveniente conectar los albañales (tuberías de 15 y 20 cm) directamente a un colector de diámetro mayor a 76 cm, debido a que un colector mayor a este diámetro generalmente va instalado profundo; en estos casos el diseño debe prever atarjeas paralelas “madrinas” a los colectores, en las que se conecten los albañales de esos diámetros, para luego conectarlas a un colector, mediante un pozo de visita.
Pozos con caída adosada.
Son pozos de visita comunes, especiales o pozos caja a los cuales lateralmente se les construye una estructura que permite la caída en tuberías de 20 y 25 cm de diámetro con un desnivel hasta de 2.00 m.
Pozos con caída.
Son pozos constituidos también por una caja y una chimenea a los cuales, en su interior se les construye una pantalla que funciona como deflector del caudal que cae. Se construyen para tuberías de 30 a 76 cm de diámetro y con un desnivel hasta de 1.50 m.
Sistemas convencionales de alcantarillado:
Alcantarillado separado: es aquel en el cual se independiza la evacuación de aguas residuales y lluvia.
- a) Alcantarillado sanitario: sistema diseñado para recolectar exclusivamente las aguas residuales domésticas e industriales.
- b) Alcantarillado pluvial: sistema de evacuación de la escorrentía superficial producida por la precipitación.
Alcantarillado combinado: conduce simultáneamente las aguas residuales, domesticas e industriales, y las aguas de lluvia.
Para el trazo de la red de atarjeas existen varios modelos en peine, en Bayoneta, combinado etc, pero en realidad la topografía y la lotificación son las que nos van indicando le forma ideal de trazo, ya que la principal regla de trazo es que la tubería de drenaje debe de ser lo más paralela posible a la pendiente topográfica.
Tuberías:
La tubería de alcantarillado se compone de tubos y conexiones acoplados mediante un sistema de unión hermético, el cual permite la conducción de las aguas residuales.
- Acero
- Concreto simple (CS) y concreto reforzado (CR)
- Concreto reforzado con revestimiento interior.
- Poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV)
- Poli (cloruro de vinilo) (PVC)
- Fibrocemento (FC) •Polietileno de alta densidad (PEAD)
Para determinar el ancho de zanja hay que sumar 55 centímetros al diámetro de tubería cuando ésta es pequeña, creciendo gradualmente a partir de 60 cm, la profundidad depende del material, considerándose para concreto 90 cm de colchón, y disminuyendo éste cuando se trata de tuberías plásticas.
Las velocidades permitidas son de 0.3 m/s como mínima para evitar sedimentación, en el caso de sifones invertidos será de 0.8 m/s con el mismo fin, la velocidad máxima se determina de acuerdo al material, pero en general se acepta 5 m/s para evitar erosión.
Obras accesorias
Comúnmente usadas para mantenimiento y operación del sistema de alcantarillado son:
- Descarga domiciliaria
- Pozos de visita
- Estructuras de caída
- Sifones invertidos
- Cruces elevados
- Cruces subterráneos con carreteras y vías de ferrocarril
- Cruces subterráneos con ríos, arroyos o canales.
Pozos de visita
Los pozos de visita son estructuras que permiten la inspección, ventilación y limpieza de la red de Alcantarillado, se utilizan para la unión de dos o más tuberías y en todos los cambios de diámetro, dirección y pendiente, así como para las ampliaciones o reparaciones de las tuberías incidentes (de diferente material o tecnología.) Los pozos de visita pueden ser prefabricados o construidos en sitio de la obra, los pozos construidos en sitio de la obra se clasifican en:
- a) Pozos de visita tipo común.
- b) Pozos de visita tipo especial.
- c) Pozos tipo caja.
- d) Pozos tipo caja de deflexión.
- e) Pozos tipo de caída libre.
- f) Pozos con caída adosada.
- g) Pozos con caída escalonada.
Pozos de visita tipo común
Pozos tipo caja
Pozos tipo caja de deflexión
Pozos tipo de caída libre
Pozos con caída adosada
Pozos con caída escalonada
Los componentes esenciales de los pozos de visita pueden ser:
- a) Base, que incluye campanas de entrada de tubería, espigas de salida de tubería y medias cañas.
- b) Cuerpo, el cual puede ser monolítico o contar con extensiones para alcanzar la profundidad deseada mediante escalones.
- c) Cono de acceso.
- d) Brocal
- e) Tapa
Diseño Hidráulico
Formulas para el diseño
En la red de atarjeas, en las tuberías, solo debe presentarse la condición de flujo a superficie libre. Para simplificar el diseño, se consideran condiciones de flujo establecido.
Fórmulas básicas:
- La fórmula de continuidad para un escurrimiento.
- Para el cálculo hidráulico del alcantarillado se utiliza la fórmula de Manning.
Gastos de diseño
Se establece el criterio de valorar el gasto de dotación de drenaje sanitario como un porcentaje del gasto de consumo de agua potable. Para los fraccionamientos Industriales y comerciales, el desarrollador deberá de analizar el porcentaje de la dotación que se verterá al drenaje sanitario, considerando que parte del agua de consumo debe de emplearse en el reúso del proceso industrial y áreas verdes.
Los gastos de diseño que se emplean en los proyectos de alcantarillado sanitario son:
- Gasto medio
- Gasto mínimo
- Gasto máximo instantáneo
- Gasto máximo extraordinario.
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