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IHA54

 IHA1 Saneamiento
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La presente ficha de Instalaciones Urbanas, se desarrolla a través de los apartados de INTRODUCCIÓN, CONCEPTOS FÍSICOS, CIRCULACIÓN TEÓRICA DE LAS AGUAS SERVIDAS, DESAGÜES Y DERIVACIONES, BAJANTES, COLECTORES Y ALBAÑALES, REDES ENTERRADAS, ACOMETIDA AL ALCANTARILLADO, MATERIALES, COMPONENTES,  CALCULO DE REDES,  MÉTODO RACIONAL, ORDENANZAS DE MADRID y REGLAMENTOS NORTEAMERICANOS.


INTRODUCCIÓN.

Cuando se estudia el Saneamiento Edificatorio hay que tener en cuenta las siguientes cuestiones: Consultar: Mariano Rodriguez-Avial. Instalaciones sanitarias para edificios. Fontanería y Saneamiento. Editorial Dossat, S.A. Madrid. 1971

  • Conceptos físicos fundamentales del saneamiento.

  • Materiales con los que se construyen las redes de desagüe.

  • Elementos que componen las redes de saneamiento.

  • Dimensionado de las redes.

  • Esquemas de las redes de desagüe.

CONCEPTOS FÍSICOS.

El Saneamiento Edificatorio se organiza para evacuar las aguas introducidas en las edificaciones, con fines sanitarios o industriales, junto con las provinentes de los fenómenos meteorológicos y proceder, tras los oportunos tratamientos, a su aprovechamiento y/o reincorporación al medio natural.

En una primera instancia, se trata de conducir por gravedad el agua contenida en los aparatos sanitarios o la lluvia de las cubiertas a conductos generales verticales o "bajantes" mediante otros de menor  diámetro o "desagües".  Estos últimos trabajan normalmente a sección llena en parte de su recorrido, por lo que en sus paredes actúan presiones, que se materializarían - en el caso de orificios mínimos - en una línea envolvente descendente desde la superficie libre del líquido hasta la caída libre en el bajante constituyendo la denominada "pen­diente hidráulica" o "piezométrica" del desagüe.

En Física se llama sifón a un tubo lleno de líquido, curvado en forma de "U" invertida con las ramas desiguales, en el que se produce una corriente a causa de la diferencia del peso del líquido que ocupa ambas ramas.

En la figura que se adjunta se representan diferentes tipos de sifones, (A) sifón en P, (B) sifón en S, (C) sifón de botella, (D) bote sifónico, (E y F) sifones sumideros y (G) sifón interno de inodoro.

Cualquier ventilación o agujero practicado en el conducto que pusiera la vena líquida en contacto con la atmósfera, detendría el funcionamiento del sifón o "sifonado".

Un cierre hidráulico consiste en una depresión o punto bajo de un sistema de desagüe tal que, reteniendo una porción de agua, impide el paso de los gases mefíticos de la red de saneamiento hacia las válvulas de los aparatos o puntos de recogida de las aguas pluviales. Como regla genérica no deben utilizarse en redes de desagües de fregaderos, piletas, lavavajillas y lavadoras, duchas de playa y otras instalaciones proclives a la formación de posos; tampoco - por obvias razones higiénicas - como cierre hidráulico de urinarios.

La función de los cierres hidráulicos, y sobre­manera los de corriente, puede ser anulada por el fenómeno de sifonado.

Otro fenómeno que hay que tener en cuenta es el de la succión que origina sobre el cierre hidráulico el paso del último tramo del líquido, actuando a modo de émbolo. 

En los últimos años, los inodoros "no sifónicos" han sido sustituidos por los inodoros "sifónicos".

Con el uso de los inodoros sifónicos se ha ganado en estética lo que han perdido en efectividad.  Este tipo de inodoros también suelen carecer de orificio posterior para ventilación, habiéndose conjurado el riesgo de sifonado y parcialmente el de auto succión mediante la  hipertrofia de la sección de evacuación.

Hemos visto que los cierres hidráulicos de los aparatos pueden destruirse por el propio desagüe de los mismos. Aparte de ello es preciso considerar el efecto "pistón" que originan en su caída las aguas de los bajantes, aún cuando éstos estén comunicados con la atmósfera por sus extremos.  En efecto : las aguas en su descenso van precedidas por una sobre presión en el bajante seguidas de una depresión tras su paso  y ello puede afectar a los cierres hidráulicos de la siguiente manera:

  • Las sobre presiones mueven los cierres hidráulicos, impulsándolos hacia el interior e introducen, como consecuencia de tal desplazamiento, o mediante burbujas, gases mefíticos en los aparatos.Consultar: Mariano Rodriguez-Avial. Instalaciones sanitarias para edificios. Fontanería y Saneamiento. Editorial Dossat, S.A. Madrid. 1971

  • Las depresiones succionan el agua de los cierres hidráulicas, destruyéndolos.

Para solventar estos efectos se dispone de una serie de comunicaciones con el aire exterior que pasamos a describir:

  • Ventilación primaria.-  Todo bajante y/o desagüe de inodoro debe prolongarse hasta la azotea, tanto para facilitar el buen descenso del líquido como para evitar tras su paso, succiones sobre los cierres hidráulicos de los aparatos que encuentre a su paso. La ventilación primaria es por lo tanto una simple continuación del bajante.

  • Ventilación Secundaria.-  Los bajantes van acompañados, normalmente, de un tubo paralelo con el que comunican, al menos, por su parte inferior y por su parte superior formando circuito; tal tubo se denomina ventilación secundaria. La ventilación secundaria es un tubo que se coloca en paralelo al bajante.

  • Ventilación terciarias.-  Las ventilaciones terciarias se interponen entre los pistones hidráulicos y los cierres hidráulicos, liberando a estos últimos de las consiguientes sobre presiones y depresiones.  Tales ventilaciones acometen a la ventilación secundaria formándose en toda la altura del edificio mini circuitos disipadores de las presiones ocasionadas por las diversas descargas que descienden por los bajantes.Consultar: Mariano Rodriguez-Avial. Instalaciones sanitarias para edificios. Fontanería y Saneamiento. Editorial Dossat, S.A. Madrid. 1971 Son tubos de trazado horizontal que se conectan a la ventilación secundaria.

El conjunto señalado adoptaría una disposición "clásica", en que también se emplean elementos como los siguientes:

  • Desagüe.-  Conducto que, arrancado de las válvulas u orificios de caída de los aparatos, desembarca en otro de mayor diámetro.

  • Derivación.-  Conducto previo al bajante que recoge varios desagües.  (Desagües y derivaciones son, a veces, designados, indistinta o conjuntamente, con el nombre genérico de "ramales").

  • Manguetón.-  Se denomina así al desagüe de los inodoros.  Frecuentemente hacen también las veces de derivaciones. Es por lo tanto una derivación específica.

  • Colector.- Conducto suspendido que recoge las aguas de los bajantes para llevarlas fuera del edificio.

  • Albañal.- Tramo enterrado que conecta el saneamiento del edificio con el alcantarillado público.

CIRCULACIÓN TEÓRICA DE LAS AGUAS SERVIDAS. Consultar: Mariano Rodriguez-Avial. Instalaciones sanitarias para edificios. Fontanería y Saneamiento. Editorial Dossat, S.A. Madrid. 1971

Existe la creencia de que una red de saneamiento es tanto mejor cuanto mayores son sus secciones, lo que es erróneo. Las tuberías con secciones excesivas dejan correr el agua muy lentamente por lo que los sedimentos, con el tiempo, se transforman en tártaro o incrustaciones, resultando, al final, que la sección inicial se reduce hasta su límite idóneo pero con el grave inconveniente de que el exceso inicial queda ocupado por materiales putrescibles, lo que es contrario a cualquier norma higiénica.

Por el contrario, las pequeñas secciones, si bien experimentan un lavado continuo de sus paredes, conllevan la posibilidad de altas velocidades del agua en algunos sectores de la instalación, lo que podría representar otro tipo de inconvenientes.

En razón de lo anterior se han enunciado los siguientes criterios para el buen funcionamiento de las instalaciones de Saneamiento :

  • La velocidad de desagüe ha de estar acotada entre un límite inferior, tal que no produzca acumulación progresiva de sedimentos en los conductos, y un límite superior que no ocasione sobre-presiones y sub-presiones perjudiciales para el equilibrado funcionamiento de la instalación.

  • Como consecuencia, salvo los desagües de aparatos y derivaciones, los restantes conductos - bajantes y colectores - no han de trabajar a sección llena.

DESAGÜES Y DERIVACIONES.

Los tramos iniciales de la red no presentan, obviamente, problemas de presiones.  Son corrientes sin embargo los depósitos derivados de una insuficiente velocidad por escasa pendiente o / y excesivo diámetro.  La velocidad mínima aconsejable se establece en 0,6 m/seg., lo que supone la adopción de pendientes superiores al 2%.

BAJANTES.

Normalmente el agua ha de descender por los bajantes lamiendo helicoidalmente sus paredes y dejando libre el núcleo del tubo.  Por efecto de la gravedad la velocidad va aumentando con la altura del tubo pero a la vez aumenta el rozamiento con el cuadrado de la velocidad, de modo que ésta tiende, a partir de cierto momento, a estabilizarse (velocidad final de caída).  Así, en experiencias realizadas en el Laboratorio de Ingeniería Sanitaria de la Universidad de Harward, en una columna de 75 mm. de diámetro, abierta en la cúspide y en la base, la velocidad adquirida por el agua en ella descargada resultó de 9 m/seg después de una caída de 9 ms, y sólo de 10,4 m/seg después de una caída de 30 ms.Citado por Gallizio "Instalaciones Sanitarias". HOEPLI, 1964, pag. 280.

Con todo, y tal como hemos dicho, la velocidad en los bajantes no ha de acercarse, siquiera, a la señalada ya que, en caso contrario, se producirían émbolos por rotura de la masa líquida y un régimen anárquico de presiones, con los consiguientes problemas constructivos, hidráulicos y secuela de ruidos, consistiendo la solución en acotar la sección del conducto o ocupar por el líquido.  Así por medio, igualmente, de ensayos trabajando a 1/3 de su capacidad se han obtenido velocidades finales de caída adecuadas, independientemente de la altura del conducto. Citado por Guy Fawcet "Instalaciones en los Edificios" Gustavo Gili. 1979, pag. 78. Así pues, según lo dicho, en principio no es necesario limitar las  alturas de los bajantes en los edificios, si bien deben aplicarse restricciones respecto a las sobrecargas locales de los bajantes que se presentan bajo los niveles de los diferentes forjados, como condicionantes de su ocupación.  Con este propósito, y de acuerdo con las recomendaciones del "Department of Commerce" de los E.E.U.U. se divide el bajante en secciones de unos 2,50 m. llamados intervalos de entronque, dentro de los cuales ha de quedar limitado el número de aparatos.  En la práctica se tabula el número de aparatos que pueden acometer por planta al bajante considerado.

Sin que ello signifique contradicción con lo anterior y para evitar diámetros excesivos en los bajantes, los edificios de mucha altura se suelen dividir en zonas de 10 a 15 plantas cada una, con bajantes independientes para cada zona.

El profesor Rubio Requena  Rubio Requena "Instalaciones Sanitarias" Control Ambiental. 1973, pag. 73.  Deducido de la Monografía n1 31 del 3-7-71 de la National Bureau of Standards de ROBERTSS,  WYLY - HERBERT N. EATON. aporta la siguiente expresión, de carácter teórico, para establecer la capacidad de los conductos verticales.

Q = 52.922 x 10-8 D 8/3

Donde:

Q Caudal del Conducto en l/seg.

D =  diámetro en mm.

Se llega a esta fórmula considerando una ocupación de 7/24 de la sección.

No obstante éste y otros intentos para racionalizar el cálculo de bajantes nos permitimos opinar con Gallizio  Gallizio Op. Cit. pag. 277 que, dada la complejidad de los fenómenos que en ellos se producen, no resultan operativas tales formulaciones, debiendo recurrirse, de cualquier forma, a datos obtenidos siempre experimentalmente.

COLECTORES Y ALBAÑALES.Consultar: Mariano Rodriguez-Avial. Instalaciones sanitarias para edificios. Fontanería y Saneamiento. Editorial Dossat, S.A. Madrid. 1971

Los colectores y albañales no han de trabajar nunca a sección llena, alcanzando, en régimen máximo, alturas de llenado comprendidas entre 1/2 y 3/4 de la totalidad del conducto.

Si bien la norma francesa NF P 41-201 admite velocidades de hasta 3 m/seg, se consideran velocidades adecuadas las comprendidas entre 0,6 y 2,2 m/seg.

Normalmente las pendientes de colectores y albañales oscilan entre el 1 y el 4%.

Con estas determinaciones las formulas clásicas de la hidráulica (Bazin, Manning ...) nos aportarán las secciones adecuadas para cualquier clase de conductos.

REDES ENTERRADAS.

Las redes domiciliarias enterradas, ya sean bajo la edificación, ya sea en las zonas exteriores, presentan una problemática, sobre todo constructiva, distinta a la de los colectores suspendidos.

Para estas redes, los aspectos básicos a contemplar por el proyectista, habrán de ser, entre otros :

  • Facilidad de registro.

  • Protección al impacto (paso de personas y vehículos).

  • Prevención ante eventuales obras de jardinería.

  • Prevención contra el posible ataque de raíces.

  • Impermeabilidad del conducto y sus juntas.

Como pautas genéricas pueden adelantarse las siguientes :

  • Todos los encuentros y cambios de sentido habrán de ser registrables.

  • En las edificaciones con zonas libres perimetrales o laterales situar el colector general fuera de la edificación, reduciendo al mínimo los recorridos interiores enterrados.

  • En zonas exteriores realizar los registros de encuentros y cambios de sentido mediante arquetas.  Cuando la profundidad de éstas supere 1 metro sustituirlas por pozos con entrada de hombre para que sean fáciles las labores de desatasco y limpieza.

  • En zonas interiores y cuando los conductos estén a poca profundidad los registros se podrán realizar al modo de los colectores suspendidos; los tubos de registros terminarán entonces a nivel de pavimento con tapas desenroscables herméticas.

  • El registro de las arquetas no debe implicar destrozos y reposiciones costosas y difíciles.

ACOMETIDA AL ALCANTARILLADO.

Se dice que una ciudad o sector urbano posee un sistema unitario de alcantarillado cuando dispone de conducto común para las aguas pluviales y las aguas usadas.  Por el contrario será separativo cuando estas y aquellas disponen de conductos independientes.

En las ciudades españolas son habituales los sistemas unitarios aún cuando vayan paulatinamente implantándose los separativos, debido tanto a la necesidad de depurar las aguas usadas antes de su vertido cuanto a la conveniencia de su ulterior reutilización, ya que con el sistema separativo se reduce, con los mismos resultados, el volumen de agua a depurar y, por tanto, el tamaño y costo de la estación depuradora.

Por otra parte el sistema separativo permite un ajuste más estricto de los diámetros del alcantarillado, lo que garantiza su mejor funcionamiento hidráulico tanto en tiempo de sequía como en época de lluvias.  Es más, en zonas de lluvias torrenciales en el cálculo de secciones pluviales se prescinde de los supuestos de máximas avenidas cuando se disponen de aliviaderos a cauces naturales suficientes.

Según las características dichas del alcantarillado los edificios adoptarán paralelamente redes de saneamiento unitarias o separativas. En este último caso con las siguientes ventajas :

  • Permite un cálculo ajustado de los bajantes y colectores fecales, lo que evita como expondremos más extensamente en tema posterior - la formación de depósitos en ellos.

  • En el supuesto de grandes avenidas se evitan las inundaciones de plantas bajo rasante, circuns­tancia que se produce - a través de los sumideros y válvulas de aparatos - en los sistemas unitarios.

  • En el supuesto anterior de grandes avenidas no existen sobre-presiones mefíticas y subsiguientes succiones atentando contra la función de los cierres hidráulicas de la red de saneamiento.

Como aspecto negativo cabe señalar, únicamente, el mayor costo de la instalación.

En general, la conexión se efectúa en el pozo de alcantarillado afecto a la parcela mediante conducto circular enterrado (ó albañal).  Los pozos se encuentran habitualmente en el centro de la calle.  Las nuevas urbanizaciones se entregan con los albañales colocados en evitación de posteriores aperturas de zanjas.

No es frecuente la colocación de los alcantarillado bajo ambas aceras, tal como preconizan las N.T.E. (ISA. Alcantarillado).

En ciertos barrios de Las Palmas de Gran Canaria (Ciudad Jardín, por ejemplo) los albañales empiezan en una arqueta, con tapa de fundición 40 x 40, afecta a la parcela y situada bajo la acera.

La existencia de tales arquetas es de gran utilidad para efectuar las labores de desatascos. Su inconveniente es el de su escasa profundidad (el fondo de una arqueta, al no ser accesible, tiene unas limitaciones lógicas), lo que dificulta los recorridos y pendientes de la red particular e impide el saneamiento por gravedad de sótanos y semisótanos. 

Obviamente el alcantarillado municipal separativo obliga a trazados interiores y acometidas independientes.

De cualquier modo no es prudente prescindir de los conductos de ventilación terminales en ambas redes, tanto por la posibilidad de extensiones urbanas en el alcantarillado como por el riesgo de precipitaciones extraordinarias.

Las administraciones públicas suelen establecer normas para la ejecución de las acometidas.  Resulta de interés conocer las que establecen las Ordenanzas Municipales de Madrid y las que imponen algunos reglamentos sanitarios de los E.E.U.U.

 MATERIALES.

En la construcción de las redes de saneamiento se utilizan los siguientes materiales:Consultar: Mariano Rodriguez-Avial. Instalaciones sanitarias para edificios. Fontanería y Saneamiento. Editorial Dossat, S.A. Madrid. 1971

  • Plomo.

  • Gres y plásticos.

  • Fundición.

  • Amianto cemento.

COMPONENTES.

En componentes de las redes de desagüe, hay que distinguir entre las soluciones que se adoptan cuando se emplean materiales tradicionales como el plomo y cuando las redes se montan utilizando elementos prefabricados, como pueden ser los utilizados en las modernas redes de P.V.C. en los que cabe distinguir los siguientes elementos: 

  •  Válvulas rectas.

  •  Sifones.

  •  Desagües de lavabo y bidé.

  •  Desagües de bañera y ducha.

  •  Desagües de inodoros no sifónicos.

  •  Desembarques.

  •  Bajantes, ventilación y cazoletas.

  •  Derivaciones.

  •  Colectores

ORDENANZAS DE MADRID.

Dispone, primeramente, que todos los colectores del edificio han de unirse en un pozo de registro situado en el interior de la finca.  Si la profundidad de los colectores es menor de 0,90 m. será de planta rectangular y con dimensiones mínimas de 0,90 x 0,70, o circular de 0,90 de diámetro; si es mayor hay que disponer de una cámara de registro de 1,50 x 0,80 m. y, junto a ella, un pozo de bajada.

Los recintos de recogida irán provistos de tapa de registro hermética de hierro.  Dispondrá de un tubo de ventilación de 7 cms de diámetro con salida a la cubierta con altura de un metro, como mínimo, sobre los caballetes más elevados de la misma.

Desde la cámara de registro saldrá la conducción que descenderá por el pozo de bajada, en caso de que éste exista, para acometer al alcantarillado.

En el caso de que el alcantarillado fuera visitable el albañal irá alojado igualmente en galería visitable de tipo oficial.

Las tapas de cámara y pozo deberán ser completamente herméticas.

REGLAMENTOS NORTEAMERICANOS.

Muchos reglamentos sanitarios norteamericanos imponen la colocación en la finca de un profundo sifón general previo a la acometida con el fin de oponer un cierre hidráulico a la entrada de los gases provinentes del alcantarillado.  Sin embargo el "Plumbing Report" del Department of Commerce lo considera innecesario, e incluso desaconsejable, por considerar que dificulta la evacuación de aguas y la circulación equilibrada del aire en los colectores internos, a la vez que acrece la posibilidad de reflujos de presiones provinentes del alcantarillado.

Las sobre-presiones del alcantarillado mueven hacia el interior el agua del sifón general presionando a la red interna.  Dichas presiones son evacuadas hacia la azotea a través de la ventilación secundaria - sobredimensionada - del bajante más próximo.  Tal evacuación se facilita por la entrada de aire que aporta un conducto complementario de corto recorrido y amplia sección.  El extremo exterior esta provisto de rejilla y una válvula de disco ó embolo que no permite la salida de aire mefítico hacia la calle.

Otra función primordial de tal conducto, tal como vimos en tema anterior, es facilitar el buen discurrir del agua a través del sifón general eliminando la presencia de aire enrarecido en la zona que le precede.

Utilizado preferentemente en grandes instalaciones, se basa en los principios expuestos en el supuesto anterior con las siguientes ventajas :

  • Las sobre-presiones se expulsan por conducto exclusivo, con lo que se anula el peligro de que puedan afectar a cierres hidráulicos de aparatos.

  • La amplia arqueta final sirve de colchón retardador tanto de las sobre-presiones como de las sub-presiones, dando tiempo al eficaz funcionamiento de los conductos contrarrestantes de las mismas.

  • Al recoger diversos colectores simplifica y economiza las obras de acometida.


Actualizado 04/02/14

 ©  Contenido: Juan Carratalá Fuentes y Pablo Adelto Hernández Ortega