SELECCIÓN DEL SISTEMA - II

Los pozos de infiltración son excavaciones que ocupan poca área, pero profundos, utilizables solo cuando el manto freático o el lecho de roca se encuentra bien por debajo del fondo del pozo. En suelos relativamente impermeables o que permanecen saturados a profundidades cercanas a la superficie, la consideración de montículos o terraplenes puede ser la solución más favorable, y comparailas con las alternativas de relleno y drenaje artificial incluso. 

Algunos criterios que pueden ayudar a diferenciar las posibilidades de uso de zanjas o lechos y de terraplenes se presentan en la tabla 4.22. Con la información de las condiciones climáticas se puede considerar la posibilidad de que los métodos de evapotranspiración (ET y ETI) o lagunas de evaporación (LE y LEI) resultan ventajosas. 

Es necesario igualmente analizar y seleccionar el método de distribución del agua que es en dependencia del objetivo principal (mejorar la absorción o incrementar el tratamiento), limita por su aplicación el sistema tic disposición, ya que en terraplenes de infiltración debe ser siempre uniforme a presión, mientras que en zanjas y lechos pueden usarse cualquiera de las tres formas de distribución (gravedad, dosis, uniforme a presión) de acuerdo con el suelo y la (Tendiente del terreno.

SELECCIÓN DEL SISTEMA - I

El primer paso en el diseño del sistema de distribución a emplear consiste en plantear las características del lugar, ya que estas limitan los sistemas de posible empleo por encima de otros factores, incluyendo las consideraciones económicas. Para la selección adecuada del método de disposición es necesario, por tanto, una evaluación detallada de las características locales.

Como los factores a considerar son numerosos, no resulta práctico ni económico tratar de evaluarlos todos para las posibles soluciones citadas, por lo que el primer paso a dar es la eliminación de las alternativas con menos posibilidades, asumiendo siempre que la primera alternativa a aplicar debe ser la infiltración subsuperficial, y entre estas, las zanjas y lechos de infiltración. 

 Es necesario estimar el volumen diario de residual a disponer, y sus posibles variaciones u corto y largo plazo, ya que ésto afecta el tamaño del sistema. Sobre el lugar de posible disposición se debe conocer toda la información disponible sobre el tipo de suelo, la geología, la topografía, condiciones climáticas y meteorológicas. A partir de esta información se plantean las pruebas de campo necesarias, tales como, permeabilidad del suelo, profundidad de este, distancia al manió freático o lecho de rocas, pendiente del terreno, área disponible y su localización. Con la información sobre el residual a disponer y las características del área se puede hacer una eliminación preliminar de las soluciones a descargar, y analizar luego las posibilidades de las soluciones factibles. Para esta selección puede ser de gran ayuda el resumen de limitaciones que se presenta en la tabla 4.21.

Las soluciones potencialmente factibles se realizan y la selección final se hace sobre los criterios de protección de la salud y del medio, en primer lugar, y luego según el análisis de costos. Así por ejemplo, donde el suelo es medianamente permeable y se mantiene no saturado en los primeros dos metros por debajo del sistema que se analiza; las zanjas y lechos do infiltración resultan favorecidos, pero debe considerarse que estas conducen a excavaciones en arcas relativamente grandes y están limitadas por la pendiente del terreno.

Lagunas de evaporación y evaporación-infiltración

Las lagunas como vía de disposición final por evaporación (LE) o por evaporación e infiltración (LEI), se pueden utilizar en zonas donde se disponga de suficiente área para su construcción. Por las posibles molestias que pueden ocasionar (olores, mosquitos, etcétera), su aplicación real se limita al área rural donde la disposición subsuperficial no es posible. No hay duda de que el uso de lagunas LEI no pueden utilizarse en zonas de posible contaminación del manto freático. 

Al igual que en los lechos de evaporación (ET), los factores climáticos influyen directamente sobre el comportamiento de este sistema, especialmente en las LE. 

El diseño se basa en lagunas de poca profundidad, 0,90 a 1,50 m, aunque se han utilizado profundidades mayores de 2,50 m. El área se calcula para valores entre 0,07 a 0,60 m2 / (Ippd), dependiendo de los valores locales de evaporación y precipitación. Como en estas lagunas no se permite el vertimiento, es necesario igualmente prever un volumen de reserva para la época lluviosa, por lo que no es extraño que presentes bordos libres entre 0,6 hasta 0,9 metros.

Lechos de evapotranspiración y evapotranspiración-infiltración. - II

Por otra parte la utilización del sistema en áreas con pendiente superior al 15 % solo es posible fraccionando el área total y distribuyéndola en terrazas. La limitación principal está precisamente en las condiciones climáticas locales, va que al depender la evaporación de la radiación solar, temperatura, velocidad del viento, humedad relativa y el régimen de lluvia, estos determinan la factibilidad o no del sistema de evapotranspiración. 

La carga hidráulica aplicada puede afectar el comportamiento del lecho de ET, ya que si esta es alta puede ocasionar la sobresaturación del medio y el posible escurrimiento por Hiera del lecho. Si por el contrario la carga hidráulica es demasiado baja, se corre el riesgo que el nivel del agua en el medio sean tan bajo que se reduzca la razón de evaporación y las raíces de las plantas de cobertura no lleguen a la capa húmeda, disminuyendo la captación de agua por la vegetación. 

La carga hidráulica de diseño se loma a partir del criterio del valor de la diferencia media entre la evaporación y la precipitación durante todos los meses de los años húmedos dentro del peí iodo de diez años de observaciones. Bajo este criterio, el cálculo del área se realiza asumiendo una carga hidráulica entre l,5mVm\d. liste valor puede ser apropiado para Zanja, por lo que resulta ser conveniente hallar este parámetro para cada región. Su mayor posibilidad de uso puede estar en pequeñas áreas de cultivo sobre los lechos de evapotranspiración. Las características de ascensión del agua por capilaridad en el medio poroso está en dependencia de la arena utilizada en el relleno del lecho. Se recomienda que la arena a utilizar en el lecho de ET o ETI sea ensayada previamente para determinar la altura del agua por capilaridad. 

En general se prefiere arena limpia, uniforme en tamaños D50 - 0,1 mm ( en 50 % en peso tiene tamaño igual a menor que 0,1 mm ). En lechos de ET se produce la acumulación de sales a medida que el agua se evapora, esta acumulación se acentúa en las capas superficiales en época de seca; parte de las cuales se transfiere al resto del lecho por la infiltración de la debida a la lluvia. Algunas sales son utilizadas por las plantas para su ciclo vital ( nitratos, fósforo, potasio, etcétera ), pero el balance total está del lado de la acumulación de sales, aun cuando esta no llegan a ser apreciables en períodos de 5 a 10 años.

En lechos de HTI la carga hidráulica se fija a partir de la velocidad de infiltración como factor adicional a la evaporación. Los valores de transpiración y evapotranspiración no deben ser tomados de la literatura técnica de otros países con climas diferentes; es necesario buscar este valoren algunas experiencias cubanas realizadas con diferentes cultivos.

Lechos de evapotranspiración y evapotranspiración-infiltración. - I

Los sistemas de disposición basados en evapotranspiración buscan transferir toda el agua a la atmósfera sin ninguna descarga sobre aguas superficiales o subterráneas. La combinación del proceso anterior y la infiltración subterránea, si el suelo lo permite, brinda la posibilidad de disposición del agua en menores áreas. 

Un lecho de evapotranspiración (ET) consiste en un lecho de arena sobre una capa impermeable y el sistema de distribución del residual tratado. La superficie del lecho cubierta por suelo, sirve de área de cultivo a diferentes formas de vegetación. El agua que se distribuye uniformemente sobre toda el área, asciende por capilaridad a través de la capa de arena donde la que parte es evaporada a la atmósfera y otra es tomada por las raíces de las plantas y transpiradas por las hojas en su proceso vegetativo. En los lechos de evapotranspiración-infiltración (ETI) se elimina o no existe la capa impermeables por lo que otra porción del agua se infiltra en el subsuelo. Aunque el sistema presenta algunas irregularidades en su funcionamiento, asociado con las variaciones de la evaporación a lo largo del tiempo como consecuencia de la variabilidad de las condiciones climáticas locales, en su diseño se pretende adecuar esta limitación mediante la correlación de los datos de evapotranspiración locales y las cargas de ET de diseño, sin necesidad de utilizar las observaciones meteorológicas de un período largo. 

Los sistemas de lechos de ET se emplean en áreas donde las condiciones geológicas impiden o limitan el uso de sistemas de infiltración o donde la descarga en aguas superficiales no es factible.

Entre las condiciones geológicas que favorecen el uso del lecho ET se incluye la existencia de cajas superficiales de suelo poco profundas sobre roca, presencia del manto freático próximo a la superficie, presencia de suelos de muy bajas permeabilidad, y existencia de lechos de roca Usuradas Si la única limitación es la de suelos de baja permeabilidad en la superficie, sobre estratos más permeables, es factible utilizar lechos de ETI.

Las limitaciones que se señalan a los lechos de ET y ETI incluyen, como otros métodos extensivos, el área requerida y la topografía del lugar. Como índice medio, puede servir de ejemplo que para un vivienda de 3 a 5 personas se requiere de 350 a 560 m2 de área calculada en términos de evaporación media para todo el año.

Electroósmosis

La electroósmosis se ha empleado exitosamente en la desecación de lodos provenientes de industrias y de la explotación minera, así como para el drenaje y estabilización de suelos de baja permeabilidad durante obras de excavación mediante el paso de una corriente eléctrica directa por el suelo, que conduzca el agua hasta el cátodo donde se bombea. lista técnica puede utilizarse para la disposición de residuales líquidos, en suelos con permeabilidad menor que 2,5 cm/h ( 24 min/cm ) mediante la, construcción de una celda galvánica empleando materiales naturales sin uso de fuentes externas de energía. 

El método se desarrolla instalando en excavaciones laterales adjuntas al sistema convencional de zanjas de infiltración un ánodo formado por roca de minerales metálicos. A cierta distancia de la zanja y espaciado convenientemente se construyen los cátodos en excavaciones, de igual profundidad que la de los ánodos, que se rellenan con carbón de piedra (koke) alrededor de núcleos de grafito. Estas celdas se producen corrientes eléctricas de potencial entre 0,7 a 1,3 volt. 

El agua que se acumula en el cátodo puede ser bombeada o removida por evapotranspiración. Aunque son varios los factores que determinan la eficiencia del drenaje por electroósmosis, los más importantes son el tipo de suelo, la densidad de la corriente a través del suelo, el potencial eléctrico generado, la humedad del suelo y temperatura. Para el diseño del sistema es necesario considerar el efecto combinado de estos factores mediante el "coeficiente de flujo electroosmótico" (ke), que se determina para las condiciones locales específicas y se expresa en cm'/volt-segundos.

Métodos de drenaje artificial

Estos, al igual que los rellenos, son realmente metidos a acondicionamientos de las condiciones del suelo para facilitar el uso y operación de zanjas y lechos de infiltración en suelos donde la presencia del manto freático es una limitación a la disposición del agua por infiltración. 

El nivel superior del manto freático se puede deprimir artificialmente en ocasiones mediante drenajes verticales, cortinas de drenaje o drenajes subsuperficiales utilizados comúnmente como técnicas de drenaje agrícola. 

La selección del sistema de drenaje a aplicar depende de las condiciones locales. Las cortinas de drenaje y los drenajes verticales se aplican para canalizar y deprimir, la superficie de acuíferos limitados por capas de suelo impermeable sobre el que escurre lateralmente, interceptando el flujo aguas arriba del área de disposición del residual. 

Los drenajes subsuperficiales se construyen en lugares donde el manto se encuentra próximo a 1,50 m de la superficie del terreno en suelos permeables, y básicamente se aplican como un conjunto de zanjas de drenajes con tubos perforados y rellenos, que deprimen localmente la superficie del acuifero. Esté método que indudablemente encarece el sistema de disposición, solo se emplea si se ha tenido que descartar la posibilidad de empleo de terraplenes o montículos de infiltración.