Drenajes

Drenaje, cloacas o red de saneamiento, en ingeniería y urbanismo, es el sistema de tuberías, sumideros o trampas, con sus conexiones, que permite el desalojo e líquidos, generalmente pluviales, de una población.

Tipos de drenaje: -Drenaje sanitario: son las tuberías por las cuales se trasladan las aguas negras. Se llama drenaje del baño sanitario al que transporta los desechos líquidos de casas, comercios y fábricas no contaminantes. En algunas ciudades son dirigidos a plantas depuradoras para su tratamiento y posterior vertido a un cauce que permita al agua continuar el ciclo hidrológico.

Drenaje pluvial:

Se conoce con este nombre al sistema de drenaje que conduce el agua de lluvia a lugares donde se organiza su aprovechamiento.

En muchas localidades no se realiza la diferenciación entre drenaje sanitario y pluvial y todo el material recolectado es concentrado al mismo destino causando que todos los tipos de deshechos se junten.

Funcionamiento

El drenaje funciona gracias a la gravedad.Las tuberías se conectan en ángulo descendente, desde el interior de los predios a la red municipal, desde el centro de la comunidad hacia el exterior de la misma. Cada cierta distancia se perforan pozos de registro verticales para permitir el acceso a la red con fines de mantenimiento.

En el caso del drenaje pluvial, en el pavimento de las calles se establecen alcantarillas, conectadas directamente a la tubería principal, para captar el agua de lluvia.

Historia

Se han encontrado vestigios de sistemas de drenaje en civilizaciones tan antiguas como las del Valle del Indo; sin embargo, éstas eran superficiales y no subterráneas.

En el Imperio romano el sistema era eficiente pero pestilente: la Cloaca Máxima, anterior a la época imperial, que todavía existe actualmente, constituye un ejemplo notable de la ingeniería sanitaria romana. Se utilizó preferentemente para desecar las aguas pantanosas del subsuelo.

La primera red de drenaje subterráneo se construyó en París, Francia en el Siglo XIX. Muchas ciudades de la Europa Central al lado de grandes ríos han tenido que construir grandes obras hidráulicas para el drenaje de las aguas fecales o servidas: tal es el caso de Viena, donde se canalizó una parte del Danubio para que sirviera de puerto fluvial y se construyó una extensa red de drenaje subterráneo que se muestra parcialmente en la película El Tercer hombre.

Peligros

Puesto que los sistemas de drenaje permiten el desalojo de desechos domésticos y comerciales sin control, es posible que se contaminen con materiales peligrosos y hasta tóxicos. Normalmente en pequeñas cantidades, no representan un peligro a corto plazo.

Cuando son vertidos en estas redes grandes volúmenes el peligro es mayor, como sucedió en la ciudad de Guadalajara, Jalisco, México el 22 de abril de 1992, cuando un derrame de combustible en el sistema de drenaje sanitario provocó varias explosiones a lo largo de ocho kilómetros, en el sector Reforma, provocando varias muertes.

Un ejemplo lamentable del problema de la insuficiencia de drenaje urbano de una gran ciudad es el que sufrió la ciudad de Nueva Orleans, en los Estados Unidos, cuando el huracán Katrina ocasionó, a fines de agosto del 2005, una catastrófica inundación exacerbada por la dificultad en drenar rápidamente las partes inundadas y la rotura de los diques del Río Misisipi que inundaron la ciudad a un nivel más alto, incluso después de haber pasado el huracán.

La inundación fue tan severa que ocasionó la muerte de unas 29.000 personas y daños enormes, difíciles de evaluar. La experiencia de dicho huracán parece recomendar que junto a los diques del río deberían haberse construido tuberías que recogieran las aguas en aberturas de los diques a partir de cierto nivel, y las condujeran a la costa, donde desembocarían, limitando así las posibilidades de inundación.

Drenaje (ecuación)

La ecuación de drenaje es la ecuación matemática que describe la relación entre la profundidad de y el espaciamiento entre tubos o zanjas de drenaje subterráneo, la profundidad del nivel freático, la profundidad y la permeabilidad del suelo.
La ecuación se utiliza para diseñar un sistema de drenaje subterráneo con el fin de solucionar el problema del agua subterránea elevada, mejorar las condiciones agrarias y promover las cosechas de los cultivos.

La ecuación de Hooghoudt

Una ecuación de drenaje bien conocida para el estado estacionario es la de Hooghoudt:

Q L2 = 8 Kb d (Di – Dd) (Dd – Dw) + 4 Ka (Dd – Dw)2 en que: Q = la velocidad de drenaje en estado estacionario (m/día) K = la permeabilidad o conductividad hidráulica del suelo (m/día) Ka = K por encima del nivel de drenaje (m/día) Kb = K por debajo del nivel de drenaje (m/día) D = profundidad (m) Di = profundidad de la capa impermeable (m) Dd = profundidad del nivel de drenaje (m) Dw = profundidad en estado estacionario del nivel freático (napa freática, tabla de agua) en el medio entre los tubos o zanjas de drenaje (m) r = radio del tubo de drenaje o radio equivalente de la zanja de drenaje (m) L = espaciamiento entre los tubos o zanjas de drenaje (m) d = profundidad equivalente, una función de L, (Di-Dd), y r La profundidad equivalente d representa la disminución del espesor del acuífero (Di-Dd) para simular el efecto de la resistencia al flujo radial hacia el tubo o la zanja de drenaje

El estado estacionario

En el estado estacionario el nivel de la tabla del agua subterránea se mantiene constante y la velocidad de drenaje (Q) equivale a la velocidad de recarga (R) por la lluvia o el exceso de riego. Considerando un plazo largo (por ejemplo una estación del año), el cambio de la cantidad de agua almacenada en la tabla de agua es normalmente pequeña en comparación con la cantidad de agua drenada de modo que la condición del estado estacionario se aproxima suficientemente para poder aplicar la ecuación.

Derivación de la ecuación

Para la derivación de la ecuación, Hooghoudt empleó la ley de Darcy, el sumatorio de funciones equipotenciales circulares y, para determinar la influencia de la capa impermeable, el método de las imágenes. Hooghoudt publicó tablas para la determinación de la profundidad equivalente (d), porque la función F en d = F(L, Di-Dd, r) consiste de una serie larga de términos.

Determinando: la velocidad Q de drenaje y la recarga promedia de un balance hídrico la profundidad promedia de la tabla de agua permisible para las plantas (Dw) la conductividad hidráulica (Ka y Kb) por mediciones la profundidad (Di) del fondo del acuífero

Amplificación

La ecuación de drenaje puede ser amplificada tomando en cuenta :

*la energía adicional asociada con la entrada el agua de percolación
*un acuífero estratificado
*una conductividad hidraulica anisotrópica, siendo la conductividad vertical (Kv) diferente de la horizontal (Kh)
*tubos y zanjas de drenaje de diferentes tamaños con anchura cualquiera
*la resistencia de entrada