Saludos estimados amigos de steemit, muy especialmente a la comunidad de #STEM-Espanol.

En mi anterior post les comentaba sobre el problema de disposición de aguas servidas que sobre todo afrontan las comunidades rurales por la falta de inversión e implementación de una red pública de recolección y disposición; por lo que la responsabilidad de la misma queda en manos de los propietarios de las viviendas. Es por ello, que en esos casos se deben implementar sistemas de tratamiento particulares para el tratamiento y disposición de las aguas residuales domesticas. En base a ello, les presenté en la primera parte la descripción de un sistema de tratamiento conformado por un biodigestor y un biofiltro combinados en una disposición compacta para aprovechar el espacio; ya estas unidades proveen de un agua tratada con las condiciones mínimas para ser descargadas en un rio o lago como cuerpo receptor sin representar un riesgo para el mismo o también pueden ser acondicionadas para ser utilizadas como agua para riego; pero en casos como el que les presenté, donde no hay un cuerpo receptor cercano o no hay suficientes áreas verdes para utilizar el agua en el riego, el agua tratada debe ser dispuesta en el suelo.

El sistema más usado para hacer la infiltración en el suelo es por medio de los denominados sumideros, pero estos suelen tener una profundidad que oscila entre los dos y seis metros dependiendo del número de personas a servir; por lo que para la condición de un nivel freático alto este elemento no cumple los requerimientos. Para satisfacer esta condición, y disponer el agua tratada de forma que no represente un riesgo para el agua subterránea, se eligió para el proyecto su disposición por medio de zanjas de absorción.

Imagen de los elementos que integran el sistema de tratamiento. Fuente: @emiliomoron

Zanjas de absorción

Estas son excavaciones largas y angostas que se realizan en la tierra (por ello el nombre de zanjas) rellenas con material poroso (grava o piedra picada), con el propósito de acomodar una red de tuberías perforadas que se encargaran de distribuir el agua generada en las unidades de tratamiento anterior^[1]. El agua al circular por la tubería, sale por las perforaciones y pasa a través del material en el fondo de las zanjas donde se desarrollan colonias de microorganismos que absorben y digieren la materia orgánica. Finalmente, luego de atravesar este lecho de material, penetra en el suelo.

Consideraciones previas

Existen normas y especificaciones que establecen algunas condiciones para instalar este tipo de sistema y que es importante tener en cuenta, de forma general se puede decir que son requerimientos básicos los siguientes:

• Las zanjas de absorción no deben ser utilizadas en lugares donde el agua para consumo humano se obtenga de pozos que estén a una profundidad menor a 10 m.
• Deben ubicarse a 30 m de cualquier fuente de abastecimiento de agua.
• Distancia mínima de 3m de los linderos de la propiedad.
• El fondo de las zanjas debe quedar por lo menos a 2 m de distancia por encima del nivel freático.

Criterios de diseño

Las zanjas de absorción se diseñan de acuerdo al área de absorción efectiva requerida, en Venezuela se establecen algunas especificaciones para su dimensionamiento en artículo 519 de la Gaceta Oficial nº 4044^[2], siendo entre estas:

• Material filtrante: arena lavada, piedra picada o grava limpia de tamaño variable. Se extenderá a todo lo ancho de la zanja, 15 cm por debajo de la tubería y 10 cm por encima de ellas.
• Sección de las zanjas: rectangular o trapezoidal, prefiriendo la primera para terrenos firmes.
• Longitud máxima para los ramales de las zanjas: 30 m
• Diámetro de las tuberías: 10 cm
• Pendiente máxima de los ramales: 0,25%
• El tamaño, profundidad y distancia entre las zanjas se establece de acuerdo a la siguiente tabla.

Dimensiones para las zanjas de absorción

Fuente: Gaceta Oficial Nº 4044

Determinación del área de absorción efectiva

Ahora bien, aunque la normativa legal recomienda algunas dimensiones, el largo de las zanjas se debe determinar de acuerdo al área de absorción efectiva, y esta se establece en campo según la capacidad de absorción del terreno, esto lo último lo podemos determinar mediante una sencilla prueba de infiltración. Podemos encontrar varias metodologías, en el caso de Venezuela el procedimiento está establecido en la normativa aplicable^[2].

Datos de la prueba de infiltración

Podemos resumir los pasos de la siguiente forma:

• En el terreno se ubica el sitio donde estarán ubicadas las zanjas de infiltración, en el centro de esta área se escava un hoyo con la profundidad aproximada de las zanjas, o en todo caso no menor a 60 cm de profundidad. Este hoyo debe ser lo suficientemente grande para que una persona pueda inclinarse y realizar las mediciones en el fondo (de 80 a 100 cm de lado está bien).

• En el fondo de este hoyo se excava otro más pequeño, con sección cuadrada teniendo 30 cm de lado por 45 cm de profundidad.

• Se vierte la suficiente agua para llenar por completo el hoyo pequeño y se espera hasta que esta sea absorbida por el terreno, luego se repite el proceso. La idea es realizar las pruebas con el terreno saturado, ya que las zanjas van a operar bajo esta condición.

Ilustración de la trinchera y el hoyo para la prueba de infiltración. Fuente: @emiliomoron

• Se repite el proceso anotando en esta ocasión el tiempo (en minutos) que requiere el agua para ser absorbida. Este tiempo dividido entre 18 corresponde al tiempo que demora el terreno en absorber 2,5 cm de agua.

• Con el resultado anterior se establece el área necesaria para disposición de 1000 L de agua por día según la rata de percolación indicada en la tabla 50 de la Gaceta Oficial nº 4044. Otros países tienen sus manuales y referencias técnicas aplicables^[1],[3].

Datos de la prueba de infiltración en el terreno

Fuente: elaboración propia.

Como el terreno absorbió muy rápido el agua en la prueba, se decido aproximar la rata de percolación a 1 minuto, valor más bajo establecido en la tabla nº 50, de la Gaceta Oficial nº 4.044. Entonces:

Área de absorción requerida: 4,90 m2 por cada 1000 L/día^[2]

Área de absorción calculada: según este dato, para la absorción de un caudal diario de 5000 L (establecido en el post anterior) el área útil de las zanjas se determina como:

Longitud total de las zanjas: para determinar la longitud de las tuberías que se utilizaran como drenaje se procede a relacionar el área útil calculada con el ancho de las zanjas. Para este proyecto se fijo el ancho del fondo de las zanjas en 75 cm, según la normativa esta longitud puede variar entre 30 y 90 cm, pero un ancho menor requiere una tubería más larga y un ancho mayor requiere mayor espacio entre tuberías.

Dado que el terreno solo se dispone de un área de 15 m de largo para la instalación de las zanjas, se decidió utilizar tres ramales de 11 m interconectados por una caja de distribución. A fin de satisfacer el retiro mínimo de los linderos.

Implantación de las zanjas de absorción. Fuente:@emiliomoron

En las siguientes imágenes se muestran detalles de las zanjas de absorción.

Vistas con detalles de las zanjas de absorción. Fuente: elaborado por @emiliomoron con datos tomados de la G.O. N°4.044

Consideraciones finales

• El dimensionamiento y la configuración del sistema de tratamiento permitió satisfacer las restricciones de espacio en este proyecto, lo cual representó una gran limitación para realizar otras propuestas, sin embargo el sistema planteado cumple con lo establecido en las normas y proveerá de un tratamiento eficiente al agua residual generada en el edifico antes de ser dispuesta en el suelo.
• Hay que hacer énfasis en cuanto a que, a pesar de ser sistemas sencillos, que básicamente operan solos, deben estar sujetos a una revisión periódica para asegurar su correcto funcionamiento, así como también requieren de un mantenimiento anual (o más largo dependiendo del uso) para la disposición de lodos y limpiezas de tanquillas a fin de evitar obstrucciones en el sistema.
• Es precisamente un exceso de lodos en el tratamiento primario lo que puede ocasionar el taponamiento de las perforaciones de las tuberías dispuestas en las zanjas de absorción.

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Bueno amigos hasta aquí la presente publicación, con ella completo la descripción de este sistema particular de tratamiento de aguas residuales de un edificio de vivienda multifamiliar, espero que la información les sea útil y les sirva de guía a aquellos que precisan realizar el dimensionamiento de zanjas de absorción. ¡Hasta la próxima!

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Referencias

1. Unidad de Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico del Área Rural. Especificaciones técnicas para el diseño de zanjas de infiltración. Organización Panamericana de la Salud. Lima, Perú. 2003.

2. Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela Nº 4.044, Extraordinario. Normas Sanitarias para Proyectos, Construcción, Reparación, Reforma y Mantenimiento de Edificaciones. Caracas, 08 de septiembre de 1988.

3. Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos. Código de instalaciones hidráulicas y sanitarias en edificaciones. Costa Rica, 1996.