2 ELEMENTOS COMPONENTES Y FUNCIONAMIENTO:. 2
3 CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS DE UTILIZACIÓN Y DEPURACIÓN. 8
3.3 INSTALACIONES DE DEPURACIÓN. 12
1 INTRODUCCIÓN.
El consumo diario de agua actualmente se estima en unos 160 litros por persona, aproximadamente el doble que hace 50 años. La mejora en el nivel de vida de la sociedad, así como la extensión de los hábitos higiénicos, han sido los factores que más han influido en este cambio.
El agua químicamente pura tiene por fórmula H2O. Sin embargo en la naturaleza aparece con gran cantidad de sales minerales disueltas en ella. Así se llama agua dura a aquella que contiene disueltas sales de calcio magnesio y sodio, las cuales aceleran la corrosión de las conducciones.
Sin embargo, para que el agua pueda ser utilizada para consumo humano, antes de su distribución se la hace pasar por lechos de guijarros cada vez más finos, y por lechos de arena, con el fin de filtrar cuerpos sólidos y partículas en suspensión que pudiese transportar. Luego se le añade cloro – como agente germicida- y se distribuye para consumo.
No menos importante que el suministro de agua para consumo, es la evacuación de las aguas usadas. Éstas deben conducirse hasta una fosa séptica, o bien hasta una central depuradora, en el caso de ciudades. Allí, después de varios procesos, se separan las partes sólidas, y se depositan las partículas en suspensión.
2 ELEMENTOS COMPONENTES Y FUNCIONAMIENTO:
Son muchos y variados los elementos de las instalaciones de aguas. Cada uno de ellos tiene su cometido concreto. Sin embargo un mismo problema muchas veces ha sido solucionado de maneras diferentes, mediante tecnologías diferentes.
Con los avances actuales en fabricación y manipulación de plásticos y derivados, muchos de los antiguos materiales fueron sustituidos por plásticos, que presentan ventajas en ciertas utilizaciones.
2.1 BOMBAS.
Para elevar el agua desde un pozo hasta su utilización o su almacenamiento, se necesita una bomba. Generalmente una bomba consta de una parte mecánica, que suele ser un motor eléctrico o de explosión, y una parte hidráulica que le comunica movimiento al fluido – en este caso es agua-obligándolo a circular por una cañería.
También se utilizan bombas para hacer llegar las aguas residuales a la estación de depuración
Existen varios tipos de bomba. Los más importantes son:
* BOMBA DE TORNILLO. Consiste en un tornillo sin fin que aira dentro de una camisa – metálica o de plástico -, accionado por un motor. El agua es admitida por una tolva en la base del tomillo, y el giro de éste la impulsa a través del cuerpo de la bomba, impulsándola hacia el exterior. Este tipo de bombas deben ser instaladas a una poca distancia de la superficie del agua a bombear.
* BOMBA ALTERNATIVA. Está formada por un pistón unido a un émbolo, al que por mediación de un motor se le transmite un movimiento de vaivén dentro de un cilindro. En el extremo del cilindro, dos válvulas unidireccionales funcionando en oposición permitirán que en un semiciclo el cilindro se llene por succión a través del tubo que viene del pozo, y en el semiciclo siguiente se vacíe por presión a través del tubo de conducción hasta el consumo.
* BOMBA DE TURBINA. Consta de un receptáculo en forma de caracol, dentro del cual gira una turbina de 10 o más alabes a gran velocidad. Esto produce un un empuje del fluido desde la brida de entrada hacia la de salida. Un tipo especial de esta bomba es la SUMERGIBLE. Es una bomba muy pequeña perfectamente impermeabilizada, de manera que el agua no pueda entrar en el motor.
2.2 CALENTADORES.
Los calentadores de agua tienen una función inexcusable en la vivienda moderna. Sin ellos la higiene personal y del hogar sería mucho más dificultosa. Existen tres clases de calentadores bien diferenciadas:
* CALENTADORES DE ACCIÓN DIRECTA SIN ACUMULADOR.
Son aquellos en los que el agua es calentada directamente justo antes de ser consumida. No tienen depósito acumulador. Los más usados son los de butano, propano y gas natural, aunque recientemente están apareciendo en el mercado aparatos eléctricos de este tipo.
* CALENTADORES DE ACCIÓN DIRECTA CON ACUMULADOR.
Son aquellos que calientan directamente el agua a utilizar, pero ésta es acumulada en un depósito convenientemente aislado hasta el momento de su consumo. Suelen ser de tipo eléctrico. Un aparato de este tipo se muestra en la figura 51.1, con las dos opciones posibles. Instalar una resistencia doble vertical, o dos resistencias, simples horizontales a diferentes alturas.
* CALENTADORES DE ACCIÓN INDIRECTA CON ACUMULADOR.
Constan de un depósito acumulador dentro del cual se instala un serpentín por donde fluye agua calentada previamente. Ésta le cede calor al agua del acumulador. El agua que circula por el serpentín interior puede ser agua caliente procedente de la instalación de calefacción. Se suele complementar este sistema con una resistencia de calentamieno en el acumulador, para asegurar el suministro de agua caliente en los meses en los que la calefacción no está funcionando.
En la figura 51.2 se muestra un ejemplo de los dos últimos sistemas.
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2.3 TUBERÍAS.
Existen diversos tipos de tuberías en cuanto a material de fabricación y a usos más frecuentes.
Tradicionalmente se usan los materiales metálicos, especialmente hierro, plomo, acero y cobre, por su relativa facilidad para doblar y soldar los tubos mediante calor.
El acero galvanizado ha recibido un tratamiento electrolítico de manera que resiste perfectamente la corrosión. Es por esto que es uno de los materiales más utilizados en conducciones de agua fría.
El cobre resiste bien a la corrosión, y se utiliza frecuentemente en instalaciones de agua caliente y calefacción, por su alta conductividad térmica, lo que hace que absorba poco calor del agua que conduce.
El hierro y el plomo han caído en desuso. El primero por facilidad de corrosión; el segundo por que es perjudicial para la salud.
El reciente gran desarrollo de los plásticos, también ha afectado a las instalaciones de agua. Algunos plásticos presentan unas características inmejorables para algunos usos. Tal es el caso de los elementos de desagüe, que hasta hace poco tiempo se fabricaban de gres o de fundición, y ahora se aprovechan las ventajas de los plásticos.
Las principales ventajas de los plásticos, son su inatacabilidad por agentes químicos ni corrosivos, su facilidad de fijación con adhesivos especiales, mayor resistencia que el gres, etc…
Sin embargo, los plásticos (los más usados son los termoplásticos) no se pueden usar en instalaciones de agua caliente, por encima de los 80° de temperatura, ya que se deformarían, y al enfriarse adoptarían una nueva forma, alterando así el trazado de la instalación.
2.4 VÁLVULAS Y GRIFOS.
Las válvulas y los grifos son accesorios de las instalaciones de agua, cuya función es interrumpir o regular el caudal de agua a través de un circuito o una rama de él.
Existen unas diferencias básicas entre una válvula y un grifo; la válvula regula caudales más grandes, hacia otros circuitos. El grifo, aparte de manejar menores caudales, es un elemento terminal; es decir se encuentra al final del circuito, donde el consumo.
• VÁLVULAS.
En el mercado se pueden encontrar distintos tipos de válvulas. Las más importantes son las de la figura 51.3, que analizamos a continuación:
* VÁLVULA DE COMPUERTA. Consiste en una pieza en forma de cuña que al bajar queda asentada contra el fondo, cerrando así el paso al agua circulante. Fig. 9.15
* VÁLVULA DE PLATO. Es un tipo de válvula, que como elemento interruptor tiene una junta tórica acoplada a un vástago, que sube o baja según se gire el pomo. Esta junta en la posición cerrada, aprieta contra unos asientos que suelen ser de bronce.
* VÁLVULA ESFÉRICA. Es similar a la válvula de plato, pero la junta que asegura la estanqueidad es esférica y no tórica. Fig 9.4
* VÁLVULA ANTIRRETORNO. Es aquella que solo permite el paso de caudal en un sentido. Si se invierte el flujo del mismo, la válvula se cierra. Fig 9.5
* VÁLVULAS REDUCTORAS DE PRESIÓN. Son aquellas que entregan el flujo de caudal a la salida, a menor presión de la de la entrada. Hay varios tipos que se muestran en la figura 9.13 y 9.14
Existen otros tipos de válvulas, como pueden ser las de tres vías, las de cierre por flotador, etc.
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• GRIFOS.
Existen también varios tipos dé grifos. Los más utilizados son:
· GRIFOS DE BOLA. Son aquellos en los que el elemento interruptor está formado por una bola perforada de lado a lado, interpuesta en el camino del agua. Cuando la abertura de la bola está alineada con la tubería de entrada y de salida, el grifo deja salir agua; cuando ambos están perpendiculares, el agua no pasa. Este sistema proporciona una alta estanqueidad, pero sin embargo no es bueno para la regulación fina de caudal; es un buen grifo para control todo/nada.
· GRIFOS DE MACHO. Se basan en el mismo sistema
que los grifos de bola, con la salvedad de que la pieza interruptora es un tronco de cono perforado.
· GRIFOS DE PLATO. Son idénticos a las válvulas de
plato, con la excepción, de que están construidos para un caudal mucho menor, y
una regulación mucho más fina.
2.5 DESAGÜES.
Es necesario recoger las aguas usadas, y conducirlas a un lugar donde puedan ser depuradas o almacenadas, de manera que no perjudiquen a la salud humana. Para ello existen toda una serie de accesorios y elementos.
Muchos elementos de desagüe necesitan estar terminados en un sifón. Este elemento es un tubo con forma de U cuya función es la de impedir que las aguas negras y los malos olores puedan retornar al desagüe.
Vamos a destacar aquí los elementos más importantes en una instalación de desagüe:
· SIFÓN: Es el elemento descrito anteriormente. Se coloca ala salida de aquellas piezas en las que se puedan producir malos olores o retornos. Al final de la instalación, cuando ésta vierte a la cloaca o a una fosa séptica se instala también uno llamado sifón general.
· BAJANTES: Son los tubos, ya sea de gres, fundición o plástico, que comunican en vertical los desagües de los aparatos con la acometida.
· ACOMETIDA: Es la parte del circuito que une el colector con la cloaca; en su parte final, donde enlaza con la red general lleva el llamado sifón de acometida. Se le debe dar una inclinación mínima del 2% hacia la salida.
· COLECTOR: Es la tubería que recoge las aguas de las bajantes, hacia la acometida. Lleva intercalado un registro de inspección, que no es más que un tramo que se puede abrir para desobstruir la cañería.
· TUBO DE VENTILACIÓN: Permite la entrada de aire en el circuito. Facilita la ventilación del mismo, y permite la salida se gases por encima del tejado.
3 CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS DE UTILIZACIÓN Y DEPURACIÓN.
3.1 AGUAS LIMPIAS.
Existen dos sistemas bien diferenciados de instalaciones de suministro de agua a una vivienda:
* SISTEMA DIRECTO: Es aquel en el que el agua viene servida directamente desde la acometida de la red general, o de una bomba de un pozo, hasta el consumo. No pasa por depósito interno a la vivienda.
* SISTEMA INDIRECTO: El agua entra de la acometida a un depósito, y de él baja por gravedad a los grifos de consumo, Tiene la ventaja de una cierta autonomía en el caso de un corte de agua.
En la figura 51.4 podemos apreciar el esquema de un sistema indirecto.
Los diámetros de las conducciones se dimensionan de acuerdo con el número de personas a las que va a abastecer. Debe ser tal que satisfaga el consumo en las horas punta, sin pérdida de presión. Existen tablas para su cálculo, sin embargo son estrictamente técnicas y quedan fuera del carácter del mismo modo se diseña una instalación de agua caliente, teniendo en cuenta que existen aparatos domésticos que utilizan solamente agua fría, y por tanto la caliente va a tener menos demanda. En el punto 2.2 expusimos todo lo concerniente a calentadores y acumuladores de agua. En la figura 51.5 se muestra una instalación típica. Volveremos sobre este tema en el tema 52, al tratar las instalaciones de calefacción, por su relación con las conducciones de agua caliente.
En el apartado 2.5 pasamos revista a los principales elementos componentes de una instalación típica de desagüe. Se muestra una en la figura 51.6:
Si el sistema no vierte a una cloaca pública, es importante que las aguas de la lluvia sean conducidas por una bajante separada, que desemboque fuera de la fosa séptica o el pozo negro, para evitar que éstos puedan llenarse con aguas que no necesitan depuración.
El diámetro de las conducciones debe ser mucho mayor que el de las de agua limpia, para evitar obstrucciones debidas a elementos sólidos que circulan por ellas. Asimismo se debe atender ia conveniencia de un montante de ventilación a una altura superior al tejado.
Normativamente es obligatoria la instalación de sifones en gran parte de los accesorios que vierten a los desagües, así de un sifón principal para evitar retornos de las cloacas o de las fosas sépticas.
3.3 INSTALACIONES DE DEPURACIÓN.
Existen varios sistemas de depuración de las aguas residuales procedentes de los desagües de los edificios.
El primero de ellos es aquel utilizado en las ciudades, en el que las bajantes vierten a las cloacas, y desde allí se conducen las aguas hasta la estación depuradora.
En los lugares donde este sistema no es posible – zonas rurales generalmente -, se utiliza una fosa séptica para depurar estas aguas.
SISTEMAS CON CLOACA:
Las bajantes de los edificios que cuentan con este sistema, vierten al colector de la cloaca. A través de ella, después de haber pasado por algunas fases de bombeo, las aguas llegan a la estación depuradora.
En ella, se produce la sedimentación de los residuos sólidos que transportan las aguas de desecho. Mediante variados sistemas, se oxigena el agua que contienen con el fin de acelerar la oxidación de las partículas disueltas en la misma.
SISTEMAS SIN CLOACA.
El drenaje de aguas residuales, se resuelve de varias maneras:
• DRENAJE A FOSA SÉPTICA.
Una fosa séptica es un dispositivo depurador de aguas residuales, que consigue que el agua de salida sea inofensiva, y se pueda descargar en cualquier drenaje de grava y arena, o mediante un filtro adecuado, en un riachuelo. Si el subsuelo circundante es absorbente, se puede construir una fosa séptica, que consta de las siguientes partes o cámaras:
1) CÁMARA DE INTERCEPCIÓN. Es una cámara que se coloca antes de la fosa propiamente dicha; sirve para inspeccionar la entrada de la misma, y para desatascarla si fuese necesario.2) PRIMERA CÁMARA. Está constituida por una pared de ladrillos con el doble de longitud que de anchura, con un revoco de cemento. Dispone de un tubo de ventilación.
En esta cámara es donde se produce la sedimentación de los residuos sólidos, así como una primera descomposición causada por las bacterias anaerobias. Las aguas menos densas van pasando por efecto sifón a la segunda cámara. Una capa de espuma impide que los hedores salgan al exterior.
3) SEGUNDA CÁMARA.
En ella se produce una segunda descomposición y una primera oxidación aeróbica . Se produce también una segunda deposición de las materias más ligeras que todavía quedaban en suspensión.
4) TERCERA CÁMARA.
Esta cámara posee unos filtros a la entrada y la salida formados por tableros de madera o de hormigón poroso. Su misión es filtrar las últimas partículas que pudieran llevar las aguas. En esta cámara se produce una oxidación (aeróbica) de las aguas antes de evacuarlas a un sistema de distribución en el subsuelo.
Existen también fosas sépticas prefabricadas, cuyo principio de funcionamiento es idéntico al aquí expuesto.
Los dos tipos de fosas se reflejan en la figura 51.7.
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Un pozo negro es una cámara subterránea construida de manera que resulte perfectamente estanca, en el cual se vierten todas las aguas residuales en espera de poder ser bombeadas o trasladadas por otros medios a estaciones de depuración.
La estanqueidad de los mismos es un factor muy importante, ya que su fallo podría provocar grandes problemas de contaminación de las aguas del subsuelo circundante.
En algunas instalaciones se utilizan este tipo de pozos, formados por un depósito prefabricado que suele ser de poliéster y vidrio, en muchos casos forrado con una camisa de hormigón.
Estos depósitos deben ser vaciados y limpiados con relativa frecuencia, para mantener su capacidad, que se suele ver reducida por la acumulación de fangos en el fondo.
Se utilizan pozos negros en aquellas instalaciones, que por motivos de proximidad con otras viviendas, o por la naturaleza del subsuelo no admiten un sistema de decantación por fosa séptica. En la figura 54.8 podemos ver los dos tipos de pozo negro: de depósito de construcción, y de depósito prefabricado.
4 BIBLIOGRAFÍA
VARIOS AUTORES. PRÁCTICO. IDEAS Y SOLUCIONES DE
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HERNÁNDEZ MUÑOZ. ABASTECIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE
AGUAS. Servicio de publicaciones de la escuela de
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