tanques sépticos conceptos teóricos base y

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Centro de Investigaciones en Vivienda y Construcción
Tel: (506) 2550-2309 • [email protected]
•Folleto Elias Rosales 2011:Folleto Elias Rosales 12/5/12 8:06 AM Page 1
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN VIVIENDA Y CONSTRUCCIÓN
TANQUES SÉPTICOS
CONCEPTOS TEÓRICOS BASE Y APLICACIONES
(detalles que se han olvidado o la práctica ha
venido tergiversando)
ELÍAS ROSALES ESCALANTE
ING. CIVIL – ING. SANITARIO
CATEDRÁTICO - INVESTIGADOR
MAYO, 2008
Tanques sépTicos concepTos
Teóricos base y aplicaciones
1
TABLADECONTENIDO
TEMA
PÁGINA
============================================================
PRESENTACIÓN .....................................................................3
Resumenintroductorio ...............................................................6
TANQUESÉPTICO ...................................................................8
I)PRUEBADEINFILTRACIÓN ......................................................11
II)ELVOLUMENDELTANQUE ......................................................19
III)MANEJODELOSLODOS ........................................................24
ANEXOS
Tanquesépticoprefabricado ........................................................29
Ejemplodeanálisissobrecapacidadsanitariadeltanquesépticoprefabricado ..............33
Filtroanaerobiodeflujoascendente(FAFA) ............................................35
Tanquesépticomejoradoparautilizarseencondicionesdesuelosdifíciles .................39
Respuestasapreguntasmásfrecuentes...............................................53
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN VIVIENDA Y CONSTRUCCION
ElInstitutoTecnológicodeCostaRica(ITCR)esunadelas4universidadesestatalesdeCostaRica.Segundaencreación,con
énfasiseningeniería.ElCentrodeinvestigacionesenvivienday
construcción (CIVCO), adscrito a la Escuela de Ingeniería en
Construcción,conformadocomotalen1991,tienecomomisión:
“Promoverelmejoramientodelsectorconstrucciónconénfasis
enviviendadeinteréssocial,pormediodelainvestigación,capacitaciónytransferenciadetecnología,elcontroldecalidady
la venta de servicios, propiciando cambios en la práctica de
construcciónconpropuestaseconómicas,amigablesconelambienteyquemejorenlacalidaddevidadelosusuarios”
fraestructura hidráulica y saneamiento”, donde se trabaja en
“Aportar soluciones apropiadas a los problemas sanitarios, de
abastecimientodeaguaydetratamientodeaguasresidualesde
losdesarrolloshabitacionales.Haciendoespecialénfasisenla
utilizacióndetecnologíasalternativas,enestrategiasparareducirelconsumodeagua,asícomoenaspectostendientesalograrundesarrollodelserhumanoenarmoníaconelambiente”.
Apartado159-7050.Cartago,CostaRica
www.itcr.ac.cr
Tel.(506)550-2309Fax.(506)551-6663
EntrelasáreasdeaccióndelCIVCOsecuentaconeláreade“in-
ELIAS ROSALES ESCALANTE
IngenieroCivil,delInstitutoTecnológicoydeEstudiosSuperiores
deMonterrey(ITESM),México.(1978).PostgradoenIngeniería
Sanitaria del Instituto Internacional de Ingeniería Hidráulica y
Ambiental,(IHE)deDelft,Holanda.(1984)
CatedráticoeinvestigadordelaEscueladeIngenieríaenConstrucciónydelCentrodeInvestigacionesenViviendayConstrucción (CIVCO) del Instituto Tecnológico de Costa Rica. (desde
1979).
Asesoryconsultorparaprogramasyproyectosenloscamposrelativosalabastecimientodeagua,saneamientoyestrategiaspara la transferencia de tecnologías e involucramiento de las comunidades.
2
Trabajos realizados en Costa Rica, en los países de la Región
Centroamericanayenpaísesdeotrasregionesdelplaneta(comoBolivia,Cuba,Chile,Indonesia,India,Kenya,etc.)paraorganismoscomoelProgramadelasNacionesUnidasparaelDesarrollo(PNUD),ElCentroInternacionaldeInvestigacionesparael
DesarrollodelCanadá(CIID),LaUniónMundialparalaNaturaleza(UICN);etc.Asícomoparaempresasdesarrolladorasdeproyectoshabitacionesuhotelerosodeproductosespecialesenlo
referenteasolucionesapropiadas,relativasainfraestructurahidráulicaysaneamiento.
Direcciónelectrónica:
erosales@itcr.ac.cr
PRESENTACIÓN
l Centro de Investigaciones en Vivienda y Construcción (CIVCO) del Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR) entre sus áreas de trabajo e investigación tiene la que se denomina “infraestructura hidráulica y saneamiento”.
E
La orientación primordial de los trabajos realizados, en
esa área, se motiva por la realidad existente en el planeta
ante la cantidad de agua dulce disponible. La cual es un
3% del total de agua en el planeta y donde se tiene que de
esa agua solo es aprovechable menos de un 1% por sus
mismas condiciones de ubicación (casquetes polares, lagos, agua en tormentas, etc.).
interés social, se centran en: ahorro o utilización racional
del agua y tratamiento individual de los desechos líquidos. Ambos casos se fundamentan en propósitos de responsabilidad ambiental, bajo los que es primordial la conciencia que tengan cada una de las personas sobre la
cantidad y forma de cómo se utiliza el recurso agua.
En el proceso establecido para el funcionamiento saludable de una vivienda, el agua que la Naturaleza provee
se pretende sea de una calidad apropiada para no causar
enfermedades a los habitantes, por lo que en un balance
equitativo y responsable, la descarga de aguas que de
esa misma vivienda se realice a la Naturaleza debe ser de
una calidad tal que no afecte severamente al medio a
donde llegue. Por ello, en el CIVCO se fomenta que “entre menos cosas se le echen al agua, menos cosas deben quitársele con el proceso de tratamiento” y “entre más pequeños sean los volúmenes utilizados, de
menores dimensiones serán las unidades requeridas
para el tratamiento”.
En el campo del saneamiento, el trabajo en el CIVCO
se ha orientado a analizar diferentes tecnologías y a elaborar herramientas de capacitación, por medio de las
cuales se pueda lograr una mejor transferencia y en consecuencia un uso apropiado y sostenible (sustentable) de
cada una de las técnicas recomendadas.
El agua “dulce” es un volumen de agua aparentemente abundante y disponible pero, evidentemente limitado
al analizar en detalle cada uno de los usos que se hace
del mismo. Esa agua es demandada simultáneamente
por necesidades fisiológicas y manejo de costumbres o
hábitos culturales de las personas, se requiere para abastecer y satisfacer la vida de todos los otros seres vivos
existentes en este planeta y es fundamental para producir los alimentos que demanda la humanidad que cada
año incrementa su número. Esto es: Agua para la Población, Agua para la Naturaleza y Agua para Alimentos.
Siendo realidad, la serie de actos humanos desproporcionados e irresponsables que usan el agua, la llenan de
contaminantes y donde las personas no ponen en práctica y de forma efectiva, acciones para reducir esa mala calidad del “agua usada” antes de regresarla al medio circundante.
Se ha trabajado en conocer de mejor manera el funcionamiento de la técnica de los tanques o fosas sépticas
y de otras técnicas similares utilizadas para el tratamiento individual de desechos líquidos domésticos. El trabajo
se ha centrado en estas técnicas porque en la actualidad
un alto porcentaje de las viviendas de este país y de la región centroamericana, están conectadas a un tanque
séptico. Encontrando también, al analizar el conocimiento existente sobre esta técnica que la tradición viene dejando marcas o el abandono de principios básicos, provocando que no todas las unidades construidas e instaladas cumplan con la función técnica y sanitaria pretendida. Son sedimentadores o biodigestores deficientes, se
emplean materiales “permeables” que a la vez son afectados por la acidez y sulfatos de las aguas bajo tratamiento.
Las técnicas en el campo sanitario que el CIVCO ha
propuesto para proyectos de vivienda, principalmente de
3
Los sistemas para el tratamiento individual de desechos líquidos son una o varias unidades sencillas o especializadas que por etapas consecuentes mejoran la calidad del agua, quitándole los elementos contaminantes
que se le agregaron, antes de hacer su ver tido o descarga en el medio circundante a la vivienda o del asentamiento; reduciéndose significativamente el impacto ne-
Entre las tecnologías desarrolladas y adaptadas se tienen:
-
Sistema combinado de tanque sedimentador/biodigestor y dispositivo de atascamiento en la vivienda,
más una red de tuberías recolectora de efluentes (pudiendo esas alcantarillas ser de menor diámetro y menor pendiente, al no transportarse sólidos, a la vez ubicarse en las zonas verdes de las aceras, contar con registros o medios de inspección más simples y menos
profundos, etc.) y unidades centralizadas para el tratamiento secundario y colectivo de líquidos, previo a su
descarga.
Con esta técnica, al menos el 50% de la responsabilidad con la Naturaleza (al remover los sólidos) corresponde
4
gativo que se podría producir al ambiente. Generando
con éstas prácticas de operación y mantenimiento individual (a nivel de la misma familia generadora de los contaminantes) menos irresponsabilidades “colectivas”,
provocadas por otros sistemas que hoy no son atendidos
apropiadamente. El generador es también responsable
directo del tratamiento.
a cada familia y el resto de la depuración corresponderá a
un sistema comunitario, con unidades de tratamiento ó
plantas de tratamiento más sencillas.
Sistema de tanque séptico mejorado a utilizar
en condiciones de suelos muy arcillosos o con niveles
freáticos muy altos. Este otro sistema puede estar compuesto por dos unidades de tratamiento para mejorar la
calidad del agua antes de que la misma se ponga en contacto con las condiciones prevalecientes. Se coloca primero el tanque sedimentador/biodigestor y sus efluentes
se llevan a un filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA)
para continuar con el mejoramiento de la calidad del
agua, previo a su contacto con el medio inmediato o descarga a cauces cercanos.
tEn este caso son al menos 2 unidades en cada vivienda y a ambas se les debe dar mantenimiento. Siendo los trabajos requeridos 100% responsabilidad de cada
familia.
Por ello, y con el vivo propósito de contribuir con mejores prácticas en el campo de la construcción se ha relizado este documento sobre tanques o fosas sépticas. Es
una recopilación de información técnica que se presenta
luego de haber desarrollado prácticas de verificación, tanto de análisis como de toma de datos con los que se encontró la necesidad de proveer a ingenieros, arquitectos,
técnicos municipales y de ministerios, a estudiantes, a
empresarios que remueven lodos y al público en general
de un instrumento que englobara conceptos correctos e
internacionalmente comprobados. Esto se realiza en procura de un mejor funcionamiento de una técnica sanitaria muy utilizada en nuestro país y en la región centroamericana que por la sencillez que la caracteriza o lo simple de la misma, se ha llegado a tergiversar su función y
en consecuencia se han acumulado, con esas malas
prácticas de conceptualización y construcción, una serie
1) Se incursionó en la utilización de este material (plástico reforzado con fibra de vidrio) porque con él se logran unidades impermeables, resistentes a la acidez y sulfatos, más livianas para ser
trasladadas y con un “ciclo de vida” (energía utilizada) más amigable con la naturaleza. Considerando también que el American
de defectos que la hacen ineficiente y la desacreditan. Es
una técnica que se debe utilizar ante determinados límites o condiciones, las que si se cambian harán que el rendimiento sea inapropiado; y eso es lo que ha estado pasando.
Este documento tiene una breve introducción de lo
que es la técnica: tanques sépticos y luego entra en el detalle de cada uno de los elementos que la componen y
que intervienen en este proceso sanitario de tratamiento.
Dando énfasis al procedimiento bajo un método racional
de cómo calcular el volumen del tanque, sobre las pruebas de infiltración y del procedimiento que también debe
seguirse para darle tratamiento a los lodos que deben extraerse. Y como capítulos complementarios se presenta
el trabajo realizado para darle fundamento a unidades
prefabricadas en plástico reforzado con fibra de vidrio1);
unidades para utilizarse como tanque/sedimentador, y
de filtro anaerobio de flujo ascendente en condiciones
unifamiliares, ya como unidad complementaria o secundaria en un tratamiento individual.
Concrete Institute (ACI) tiene indicaciones y recomendaciones especiales (comité 350) de impermeabilización y aislamiento para el uso
de concreto en obras que transportan o almacenan aguas residuales. Situación de protección que normalmente no es cumplida en
nuestro medio.
5
Resumen introductorio
TANQUES SÉPTICOS O FOSAS SÉPTICAS2)
ste sistema individual para el tratamiento de
aguas residuales producidas por familias que
habitan en zonas residenciales poco pobladas,
enciudadesdondenoexisteaccesoaotrossistemascolectivosdetratamiento,estambiénutilizadopara
el tratamiento de efluentes provenientes de instituciones
como escuelas y hospitales de pequeñas comunidades.
Esunsistemadetratamientoapropiadoparalugaresdondesecuentaconabastecimientodomiciliardeagua(cañería);dondeelaguallegaenformapermanenteysuficiente.
Estesistemapuederecibirtantoelaguaconlosexcrementoshumanoscomoaquellaprovenientedecocinasybaños
(aguasresiduales,másaguasservidas).
E
El buen funcionamiento de estos tanques sigue los
principios básicos de la sedimentación, debiéndose entonces guardar entre otras razones, una relación de 1:3
entreelanchoylalongituddelaunidadqueseconstruya,asícomounaprofundidadmínimade1,0menloslíquidosalmacenados.Eneltanque,aldarselaacumulacióndepartículassedefineunaprimeraetapadetratamientoyaldarseunaprimeradescomposicióndelamateria,porlascondicionesanaerobiasylabiodigestiónlograda,seentraenloconocidocomounavancedeunasiguienteetapabiológicadetratamiento.
Esunsistemaqueutilizalacapacidadquetieneelsueloparaabsorber.Porlotantosubuenfuncionamientodependedequeeltanquesedimentadorcumplaapropiadamenteconlaretencióndelossólidosmáspesadosydelas
grasas,asícomodequelosterrenosdondesecolocanestossistemasdetratamientotenganlacapacidaddepermitirqueseinfiltreelagua.
Elusodeestesistemadetratamientosedefinedespuésderealizarpruebasdeinfiltraciónyconocerlacapacidaddeabsorcióndelsuelo.Ycuandoenlacomunidad
o ciudades vecinas también se cuenta con los procedimientosysistemasparalaremoción,recolecciónytratamientodeloslodosproducidos.
Lasfigurasdeentradaysalidasonmuyimportantes.
Deben colocarse T's con prolongaciones y el largo suficientecomoparaquesuspuntosmásbajosseubiquen
enlapartebaja,enlacapade"solo"loslíquidos,perosobrelazonadealmacenamientodelodos.Losgasesdel
tanqueseevacuaránporlapartesuperiordeesasT'sde
entradaysalida,yviajaránhacialastuberíasdeventilación que debieron colocarse en las tuberías de evacuación,enlasedificaciones,oporlastuberíasquevanalos
drenajeshacialosestratossobreelcampodefiltración.
Enlosdrenajessedandossituaciones,unadeellas
eslacontinuacióndeltratamientosecundario,pormedio
delabiodegradacióndelamateriaorgánicadisueltaenel
efluente del tanque. Este proceso es realizado por las
bacteriasadheridasalaspiedras.Laotrasituación,esla
querepresentalacapacidaddeabsorcióndelterreno.
2) Dependiendo del país y la tradición existente, se utiliza uno u otro de estos nombres, para esta técnica sanitaria.
6
espaic o a
p ra gases
OTRAS APLICACIONES SANITARIAS DE UN
TANQUE SEDIMENTADOR/BIODIGESTOR
Al no existir capacidad de absorción en el terreno
o al darse condiciones de alta densidad:
- El tanque “séptico” mejorado al funcionar conjuntamente con otras unidades individuales. Proceso
de tratamiento mejorado, para el ver tido de aguas
con mejores calidades sanitarias en suelos con
condiciones difíciles o en cursos de agua cercanos.
- El tanque “séptico” como par te de un sistema combinado de unidades de tratamiento. Provocando la
recolección de sólidos y tratamiento primario, en
cada casa, y formando par te de un sistema que tiene una red de alcantarillado para el transpor te de
efluentes líquidos hasta una unidad “centralizada”
o municipal para su tratamiento secundario.
Técnica del tanque séptico
(tanque y campo de infiltración)
• capacidad de absorción del suelo
• separación suficiente de niveles subterráneos del agua
• tanque sedimentador/biodigestor
• almacenamiento de acuerdo con la cantidad de usuarios
• remoción periódica y tratamiento de lodos
7
SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS USADAS3)
DOMÉSTICAS
TANQUE SÉPTICO
stesistemadetratamientoestásiendomuy
usadoenlospaíseslatinoamericanosdonde
cada familia además de soportar la necesidad de resolver su problema de vivienda a
lavezdeberesolverlasituaciónmolestaquelerepresentaelmanejodelosdesechoslíquidossaliendodesu
casa.
E
Hastaelmomentosonescasasonosetienenpolíticasparadef inirplanesparalaconstruccióndesistemasderecolecciónmunicipaldeaguasresidualesy
laconstruccióndeplantasmunicipalesparaeltratamientodelosdesechoslíquidosdeunaciudadoconglomeradourbano.Porotrolado,losgobiernossíhan
estadopreocupadosporproveerdemásaguaacada
unodelospueblosyalapardeello,hanincursionado en programas masivos para la ejecución de proyectosdevivienda.
Antelarealidaddemásaguallegandoaunavivienda,pormediodecañerías,esinterésyaspiracióndelas
familiascontardentrodesuscasasconsolucionessanitariasapropiadasparalasnuevascondicioneso"status"
queseestáalcanzando.Conelavanceenlacalidadde
vivienda,tantoporusodematerialesmásduraderos,distribuciones arquitectónicas más acogedoras y funcionalesoporelsimplehechodesalirdeunambientelúgubre,
pobre,aotranuevacondición,lassolucionessanitarias
orientadasautilizarletrinasobaños"fueradelacasa",
yanosonpopulares.
Utilizando diferentes análisis técnicos es demostrablequecuandounaciudadnoutilizamedioscolectivos
paralarecolecciónytratamientodesusaguasresiduales,loscostosdeotrossistemasqueutilizanaguapara
evacuacióndedesechossonmásaltos.
Enlaglobalidaddelassituacionesyporrazonesde
escala,essiempredemayorcosto,lasumadelasinversiones iniciales que se hacen en forma individual
portodaunaciudadparaadquiririndividualmentelos
tanques, los drenajes y el manejo periódico de los lo-
dos,contralainversióncolectivaparaalcantarilladosy
plantas de tratamiento. Esto sucederá tanto por lo
económico,comoporlosnivelesnegativosdelimpacto
queproducenalmediodondeseencuentrenesossistemaspequeños.(Eltratamientoqueseledaaloslodosremovidosdelossistemasindividualesnosiempre
eselapropiadoyalasaguasqueseinfiltrannosiempre se les han removido todos los posibles contaminantesqueconsecuentementepasanacargarestratos
inferioresdelsuelo).
Siendo también cierto que ante prácticas de operaciónymantenimiento,nuestrospueblosestánmásfamiliarizadosyparticipanmásactivamentecuandoasualcancetienensistemaspequeñosysimplesparaeltratamientodelosdesechoslíquidos.
Detodasmanerasyenausenciadesolucionescolectivas de reconocida sostenibilidad, ha sido interés del
(CIVCO),delInstitutoTecnológicodeCostaRica(ITCR),llevaradelantevariostrabajosdeinvestigaciónydesarrollo,
tendientes al análisis de sistemas individuales para el
tratamientodedesechoslíquidosdomésticos.
SehaencontradoenelprocesoinvestigativoquetantoenCostaRicacomoenvariosdelospaísesvecinos,las
prácticasquesesiguenparaladifusión,yenconsecuenciaconstruccióndesolucionessanitariasbajolamodalidaddelsistemaconocidocomotanqueséptico,carecen
de un seguimiento técnico apropiado que le de calidad
analíticaalassolucionesqueseproponenoquepormediodeunlineamientoexistenteseverifiquelaefectividad
delfuncionamientodeesasunidadesindividualesparael
tratamientodedesechoslíquidosdomésticos.Esposible
queestosedebaaquelacostumbrehadeterioradolas
correctasprácticasdeconstrucciónyquelanoexistencia
de información sencilla y accesible, sean las causantes
deestedesvíoenelmanejodeesatécnica.
Elsistemadetratamientoparaaguasresiduales,co-
3) El término de aguas usadas es genérico, definiendo que se trata de aquellas aguas que han dado un servicio y han cambiado sus
condiciones de calidad al acarrear desechos.
8
quenlosgasesproducidosporelprocesoanaerobiode
descomposicióndelamateria.
Elmaterialsedimentado(lossólidos)formaenelfondodeldepósitounacapadelodosofango,elcualfuedegradadobiológicamenteporeltiempodepermanenciay
la acción de los microorganismos. Es un producto que
debeextraerseperiódicamente.
RESUMEN
CARACTERÍSTICAS PARA EL
FUNCIONAMIENTO DE UN TANQUE
nocido como tanque séptico consiste entonces, de dos
etapas:
La primera es eltanque,elcualesunsedimentador
delaspartesgruesasquevanalfondoydondelaspartículaslivianasylasgrasasseacumulanenlapartesuperior.Eneltanque,aldarselaacumulacióndepartículas
se define una primera etapa de tratamiento y al darse
unaprimeradescomposicióndelamateria,porlascondicionesanaerobiasylabiodigestiónlograda,seentraen
loconocidocomounavancedeunasiguienteetapabiológicadetratamiento.
El buen funcionamiento de estos tanques sigue los
principios básicos de la sedimentación, debiéndose entoncesguardarentreotrasrazones,unarelaciónde1:3
entreelanchoylalongituddelaunidadqueseconstruyaasícomounaprofundidadmínimade1,0m.Enestos
tanquessedefinenvariascapas.Lazonadealmacenamiento,enelfondo,sitioparalaacumulacióndelossólidosolodos;eneltramointermedio(zonadesedimentación)seubicanloslíquidosconmateriaorgánicadisuelta,sobreestosseencuentranlasgrasasonatasyporúltimosetieneelespaciolibreapropiadoparaqueseubi-
-
Secciónrectangular,conrelaciónancho:largo
de1a3.
-
Profundidadmínimadelíquidosde1,0m.
-
Impermeable;resistentealaacidezyalataquedelos
sulfatos,presentesoenformaciónenlasaguasbajo
tratamiento.
-
Hermético; para facilitar el desarrollo completo del
procesoanaerobio.
-
LasfigurasdeentradaysalidadebenserT’s,lasque
seprolonganunadeterminadadistanciabajoelnivel
máximodelíquidos.
- Esapropiadofacilitarlasalidadelosgaseshacialalíneadeventilacióndejadasenlaedificaciónohaciala
zonadedrenajes.
La segunda etapa, eslaquesecumpleconeldrenaje.Enestaetapasedandossituaciones,unadeellases
lacontinuacióndeltratamientosecundario,pormediode
la biodegradación de la materia orgánica disuelta en el
efluente del tanque. Este proceso es realizado por las
bacteriasadheridasalaspiedras;laotrasituación,esla
que representa la capacidad de absorción del terreno
existente.
9
Así, al utilizarse este sistema individual para el tratamiento de desechos líquidos o tanques sépticos se deben asegurar varios aspectos fundamentales:
-
Los drenajes, para este sistema de tratamiento individual se deben construir con piedra en tamaños entre 7
y 10 cm (apor tan mayor super ficie de contacto y menos
vacíos que la “piedra bruta” o de gran tamaño tradicionalmente usada) y sin la colocación de plásticos, con el
propósito de permitir la evapotranspiración que se obtendrá de la actividad biológica que se debe desarrollar y la
interacción de esta etapa con los rayos solares que podrían incidir en esa zona
RESUMEN
CARACTERÍSTICAS PARA UN DRENAJE
-
La piedra bajo la tubería que distribuye efluentes debe tener tamaños entre 7 y 10 cm.
-
En esas piedras se desarrollan bacterias que continúan con el proceso de eliminar materia orgánica
del agua, antes de que la misma se infiltre en el terreno.
-
Sobre la tubería, colocada en las zanjas y encima de
la piedra de drenaje, se colocan gradualmente materiales de otros tamaños menores.
-
El fondo de la zanja de drenaje debe estar 2,0 m
sobre el nivel subterráneo del agua.
-
En un sistema de infiltración compuesto por zanjas
o drenajes super ficiales, también suceden fenónemos de evapotranspiración por efecto de la radiación del sol y de las plantas que pudieran crecer en
las inmediaciones.
10
que los sólidos y las grasas se queden en el tanque,
que se provea del tiempo de retención hidráulica suficiente como para que un proceso de biodigestión
haga su par te,
que el material en el drenaje provea suficiente super ficie para el desarrollo de la mayor cantidad de bacterias;
que al infiltrarse el agua tratada en el terreno no se
provoque contaminación de mantos subterráneos de
agua; y
que se realice la remoción, recolección, tratamiento y
disposición responsable de los lodos.
Es necesario resaltar la gran impor tancia que tiene el
sistema o campo de infiltración en el apropiado funcionamiento de los sistemas individuales para el tratamiento
de desechos líquidos domésticos. El agua contaminada
sale del punto donde se origine, y llega hasta la primera
etapa de tratamiento definida por el "tanque", luego esa
agua pasa a la segunda etapa de tratamiento que se provoca en "el drenaje". Situación clara de que toda esa materia "agua", ya tratada no se ha desaparecido, sigue existiendo, siendo por lo tanto necesario que se le encuentre
un destino apropiado al agua, el cual fácilmente puede
ser el que nos permita la absorción del terreno.
En los apar tados siguientes se resaltan tres aspectos
generales y fundamentales sobre este tema, el primero
de ellos es el relativo a la prueba de infiltración y los datos requeridos para calcular las dimensiones de zanjas o
pozos de infiltración , el segundo trata sobre el dimensionamiento o definición del volumen requerido para un tanque, según la carga a recibir de acuerdo con el número
de usuarios y el tercero se refiere a la impor tancia y medios apropiados a seguirse en lo que respecta el manejo
de los sólidos (lodos) depositados en los tanques.
I) PRUEBA DE INFILTRACIÓN
as pruebas de infiltración se realizan con el
propósito de determinar la aceptabilidad o rechazo del sitio escogido como la zona donde se
tendrá colocado el subsistema de drenaje que
complementa el proceso de tratamiento de aguas realizándose en forma individual, por medio de un tanque
séptico.
L
Con los resultados de esta prueba es posible saber si
el agua que haya pasado por las etapas de tratamiento
será o no, absorbida por el terreno.
Esta prueba consiste en hacer mediciones o lecturas
directas en el sitio donde estará colocado el sistema de
filtración requerido, es una prueba con la que se pretende conocer las velocidades de como el agua se infiltra en
ese terreno. El procedimiento que se sigue, mide cambios en la profundidad del nivel del agua que se coloca
en el agujero de prueba, durante el tiempo especificado
para el trabajo que interesa. Con esos valores o datos de
campo, se procede a realizar los cálculos matemáticos
requeridos, utilizando también en ello referencias técnicas en las que se encuentran caracterizaciones previas
realizadas a diferentes tipos de suelo, de manera tal que
con el trabajo de cálculo se inducen y concluyen las características del sitio bajo estudio. Con los resultados de
la aplicación de esta prueba, al conocerse las características de cada suelo, es posible calcular las dimensiones
del drenaje a utilizar en cada caso. Esto es, longitud y
sección transversal de zanjas o profundidad y diámetro
de pozos de absorción.
Para esta prueba se requiere que el trabajo de campo se realice en dos etapas. La primera consiste de la
aper tura o preparación del o los agujeros de prueba y de
la acción de saturación del suelo interno de ese agujero.
La segunda etapa, es aquella que se realiza cuando se
toman lecturas o datos de campo; esta segunda etapa se
realiza luego de haber saturado apropiadamente el suelo
en el agujero del sitio donde se hace la prueba y por lo
general esto sucede, muy temprano al día siguiente de
haber realizado la primera etapa.
Es complemento básico de esta prueba la realización
de exploraciones a mayor profundidad, con el propósito
de verificar la existencia o no de agua subterránea. Los
niveles del agua subterránea en un campo de infiltración
deben ubicarse a por lo menos 2,0 m más abajo del fondo que vayan a tener las zanjas de drenaje o el fondo de
los pozos de absorción.
Un procedimiento utilizado para ejecutar la prueba de
campo tiene las siguientes características:
a- Número de sitios o agujeros para ejecutar la prueba.
La definición de una cantidad de agujeros de prueba,
dependerá del tipo de proyecto a construir, posible
volumen de agua a infiltrar, tamaño del terreno disponible y grado de seguridad que se desee con los datos pretendidos.
Así para terrenos de muy poca área y para el tratamiento de las aguas provenientes de una sola vivienda,
con un solo agujero será suficiente.
Pero, si la prueba se va ejecutar con el propósito de
caracterizar un terreno en el cual se van a construir simultáneamente varias casas, la cantidad de agujeros de
prueba deberá concordar con una distribución representativa que coincida con los sitios o áreas que verdaderamente van a ser ocupadas por las viviendas (no se ubicarán sitios de prueba en parques o calles). Un criterio que
se puede aplicar para definir cuantos agujeros se tendrán al evaluar una finca grande considera que NO es
conveniente separar demasiado los agujeros para pruebas simultáneas, por lo que se recomienda utilizar distancias que definan un radio de influencia razonable, este radio de separación podrá ser de 30 m que como valor, es consecuente a los criterios establecidos en consideraciones técnicas para la separación mínima entre la
ubicación de un drenaje y un pozo para el abastecimiento de agua.
b-
Características para el agujero. La forma del agujero que se ha popularizado es la cilíndrica, con un
diámetro de 10 cm. Otras formas utilizadas son cuadradas, con 30 cm de lado. En todos los casos, se
pretende que la profundidad de estos agujeros de
prueba sea mayor a 30 cm. El fondo del agujero, es
conveniente que coincida con el fondo que realmente tendrá el drenaje a construir. Por lo que en muchos casos también es necesario adaptar las condiciones del terreno.
11
c-
Preparación del agujero de prueba. La acción de
abrir un agujero cilíndrico o de cualquier otra forma,
sella las paredes del terreno existente, esto sucede
por la fricción y el empuje que provoca la herramienta utilizada. Entonces el agujero debe adecuarse para lograr de él la realidad del tipo de suelo que se está estudiando y para que los trabajos a realizar, sin
alteraciones, muestren esas características verdaderas.
Entonces, se debe:
- raspar cuidadosamente con el filo de un cuchillo las
paredes y el fondo del agujero, para lograr la verdadera textura del suelo existente y no entorpecer la filtración del agua;
- retirar todo el material suelto que se pueda producir;
- colocar 5 cm de arena gruesa o de piedra quintilla, en
el fondo, para evitar socavaciones.
d-
Si se estima que el fondo del drenaje estará a una
profundidad promedio de 1,0 m a par tir del nivel del terreno existente, un procedimiento de trabajo apropiado
permite:
-
La aper tura de una "gaveta" o trinchera de trabajo, para que a par tir de ella se coloque el agujero que se utilizará para el estudio. Esta "gaveta" debe permitir que
la persona ejecutando la toma de datos pueda inclinarse y hacer correctamente las lecturas de profundidad de agua dentro del agujero de prueba. Unas dimensiones recomendadas para esta gaveta son:
ancho = 80 cm, largo = 80 cm, y profundidad = 40 cm
-
el agujero de prueba, cilíndrico, se colocará en uno de
los extremos de la gaveta abierta. Este otro agujero podrá tener una profundidad adicional de 50 cm.
12
Saturación. La saturación es necesaria porque
cuando el drenaje esté funcionando lo hará siempre
bajo esta condición. Y lo que se pretende mediante
este trabajo es conocer la capacidad de respuesta
que ante condiciones extremas pudiera tener ese
suelo.
El período de saturación debe iniciarse el día previo a
las lecturas. Por ello, es recomendable hacer los trabajos para el agujero anteriormente mencionados, en horas
de la tarde (víspera de las lecturas de infiltración) e iniciar después de que los agujeros estén listos con la saturación correspondiente. De esta manera se estarán aprovechando las condiciones provistas por la noche, se tendrá rocío y no se tendrán los efectos del sol que pudieran
provocar evaporación.
La saturación consiste en mantener con agua el agujero pequeño, el mismo que se utilizará para hacer las
lecturas de infiltración, temprano al día siguiente.
e-
Lecturas de infiltración. Al día siguiente de la aper tura del agujero y saturación, bien temprano y con el
propósito de evitar el efecto del sol, se inicia el proceso que dará los datos con los que se definirán las
características de infiltración de ese suelo. En los
suelos arenosos, este proceso es modificado y adaptado; las lecturas serán más seguidas e inmediatas
o no será posible realizarlas porque el agua es consumida rápidamente.
locada en el fondo del agujero, deben estar cubier tos
con por lo menos 15 cm de agua, al inicio de cada ciclo de lecturas.
Las acciones típicas a realizar requieren:
-
Ajustar el nivel de agua en el agujero.
Contar con una regla, trozo regular de madera, a utilizarse como un nivel apropiado y estable de referencia,
sobre el agujero de prueba. Esta referencia se mantendrá durante todas las lecturas que se realicen, para que todas se hagan a par tir del mismo punto.
-
Cada 30 minutos y por 4 horas se repite este procedimiento. Lectura antes y después, así como la regulación de niveles o recarga con agua. (El período de 4
horas refuerza los efectos pretendidos por saturación).
HORA “i”
-
Tomar la primera lectura del nivel de agua en el agujero de prueba.
Pasados 30 minutos se toma la segunda lectura del
nivel de agua en el agujero.
Si es necesario, se ajusta o reestablece el nivel del
agua en el agujero y se hace una nueva lectura del nivel, nuevamente definido. El arenón o la quintilla co-
LECTURA “i”
lectura “f”
Diferencia
(cm)
(cm)
(cm)
1
2
3
4
5
6
7
8
f-
-
hora “f”
Datos. La diferencia de lecturas, al inicio y al final
del último período de 30 minutos, es la que se utiliza para definir la tasa de infiltración (T). La cual se
expresa generalmente en minutos/centímetro.
Siempre es conveniente obtener el promedio de todas las lecturas realizadas y compararlo con el dato
encontrado durante el último período. Si se dieran
diferencias significativas, se tendrá evidencia de
errores cometidos durante las lecturas o el efecto de
una deficiente saturación previa.
Con el resultado, cuando se trata de un solo punto de
análisis, o con los resultados de varios sitios del terreno
bajo estudio y obtenidos con esta prueba de infiltración,
se iniciará el proceso para calcular y estimar los otros va-
13
lores,conloquesedefineeltamañodeláreadefiltraciónrequeridaporlosvolúmenesdeaguaaevacuaren
elcasobajoestudio.
Deestamaneraseestaráestableciendolaseparación
entrezanjasoelanchorequeridoporlasuperficietotal
delcampodeinfiltraciónpretendido.
A) Una descripción breve de lo que es necesario continuar haciendo, para definir la longitud y sección transversal de las zanjas requeridas, es la siguiente 4):
••
Esnecesarionoolvidar,laimportanciaquetiene
ladeterminaciónyverificacióndelaprofundidadala
queseencuentraelaguasubterránea.
-
DETALLES PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA
DE FILTRACIÓN/ZANJAS
-
-
-
-
-
ConlatasadefiltraciónTobtenida(min/cm)delterrenosededuce,denormasvigentes,lavelocidadmáximadeaplicacióndeaguas(m/segolitros/(m2*día).
Estas velocidades (v) han sido establecidas, para el
casodeCostaRica,porelMinisteriodeSaludoporel
Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados(AyA).
Esnecesarioaesteniveldelprocesodecálculo,conocer la cantidad de agua que estará aportando la vivienda o el sistema bajo análisis, esto sería el volumen(Q)oaportediariodeaguas(litros/día).
Conlacomparacióndelosdatosanteriores,sededuceeláreadeabsorciónrequeridaenmetroscuadrados.Ai=Q/v
Adicionalmente,enesteprocesodecálculoparadefinirelcampodeinfiltraciónrequerido,seaplicanotros
factores.Estossoncoeficientesquetomanbajoconsideraciónelefectodelalluviaylalimpiezaotipodecobertura(solozacate,adoquines,huellasdeconcreto,
etc.)quetendrálasuperficiedondeestarácolocadael
áreadeinfiltración.Apartirdelascondicionesprevalecientesylaaplicacióndeesoscoeficientes,seincrementaelvaloranteriormentecalculadocomoáreade
absorción,paraobtenerenconsecuenciacomonuevo
dato,elvalordelasuperficiedelterrenorequeridaparaelcampodeinfiltraciónquesebusca.
Lageometríadeesecampodeinfiltracióncalculado,
seobtienealfijarsecaracterísticascomo:elanchode
zanjaylaprofundidaddematerialfiltrantegraduado
bajolastuberíasdedrenaje.Segúneseanchoyesa
profundidaddematerialbajolosdrenes,tambiénde
normas vigentes, se obtiene un factor de corrección
conelquesefijaunnuevoparámetro,conocidocomo
elperímetroefectivo(Pe).
Lalongituddelaszanjasautilizarseobtendrádela
relaciónqueesposiblehacerentreeláreadeabsorción calculada (Ai) y ese dato de perímetro efectivo.
Quedandoentoncesporestablecerseotrarelaciónentreelvalordelasuperficieaocuparportodoelcampodeinfiltraciónylalongitudcalculadadelaszanjas.
Esposiblequelapruebadeinfiltraciónhayasidomuy
bienejecutadayqueconsusresultadossehayapodido
calcularapropiadamentelageometríarequeridaparael
campodeinfiltración,pero¿quédetallesdeconstrucción
debenverificarseencadaetapadeunsistemaindividual
paraeltratamientodedesechoslíquidoshumanoscomo
eseltanqueséptico?
Algunosdetallesquepodríandestacarseson:
1- Es necesario no perturbar las condiciones naturales
de absorción del terreno, por lo que deben tenerse
cuidadosespecialesparaevitarqueporfricciónseselle(reduciéndoselaporosidad)lasuperficiedelfondo
ydelosladosdelaszanjas.Unatablaprovisionalcolocada en el fondo reducirá el daño o compactación
quepudieraocasionarse.Debeevitarselaentradade
materialespocopermeablesomásfinoscomolimos
odecualquierotrodesecho.
2- Antesdecolocarlagravaautilizareneldrenaje,todas
lassuperficiesdebenrastrillarseaunaprofundidadde
2,5cmyelmaterialsueltodeberáretirarse.
3- No se debe utilizar una cubierta impermeable como
plásticossobreelmaterialdedrenajequesehacolocado. Esto evitaría la evapotranspiración, efecto del
solydelmetabolismodebacterias.
4- Es conveniente colocar sobre el material de drenaje
otrosmaterialesdemenorestamaños(reduccióngradual)antesdehacerelcierrefinalcontierra.
Esposiblecolocarsobrelapiedraterceraunapequeñacapadepiedracuarta,sobrelapiedracuartaunapequeñacapadepiedraquinta,sobrelapiedraquintauna
pequeñacapadearenagruesaodelarenóndesechado
allimpiararenaparaotrosprocesosdelaconstrucción,y
sobreesteúltimonivel,esconvenientecolocarlatierrao
elsuelodisponible.Siestesueloesmuyarcilloso,entoncesesmuyapropiadohacerunamezcladeesesuelocon
arenaantesdesucolocación.
4) A y A, en Costa Rica, tiene establecido un formato o guía para la elaboración de los cálculos pertinentes.
14
B) Alternativamente, a continuación se describen características a tomar en cuenta para utilizar los resultados de pruebas de infiltración en la estimación de las dimensiones de pozos de absorción:
Otra de las posibilidades que se tienen para conducir el agua hacia los niveles subterráneos de los terrenos es la conocida como pozos de absorción. Igual que
las zanjas de absorción, los pozos de absorción se encuentran después de los tanques sépticos. Estos pozos
son excavaciones, por lo general cilíndricas, de diámetros de un metro o mayores y en profundidades de 3
metros o más.
El fondo de estos pozos, igual que a las indicaciones
anteriores, debe estar a por lo menos 2,0 m sobre los niveles subterráneos de agua.
Un pozo de absorción es una excavación con una estructura interna que se levanta con bloques de concreto,
ladrillos de barro, alcantarillas de concreto o con llantas
viejas y al que se le coloca piedra quebrada. La piedra
quebrada se coloca en el fondo y en el espacio que se debe dejar entre la pared de la excavación y la pared de la
estructura que se levante. El agua a filtrar se descarga
en el espacio vacío, al centro de la estructura que se levante.
En Costa Rica, la reglamentación y disposiciones vigentes permiten que al poner en práctica un sistema de tratamiento individual para desechos líquidos, como lo es la
técnica del tanque séptico, las zanjas o drenajes para los
lechos de filtrado puedan ser sustituidos en solo un 30%
de su longitud total, por la función complementaria y de
conducción de aguas al subsuelo que pueden realizar los
pozos de absorción.
El cálculo de las dimensiones de un pozo de absorción también se determina a par tir de los resultados de
la prueba de filtración y de los volúmenes de agua que se
deben procesar. Sin embargo, debe tenerse claro que las
pruebas de filtración, ahora deben realizarse en cada
uno de los estratos o capas de suelo que tenga el terreno (por ejemplo, a cada metro de la profundidad pretendida). Y el valor a utilizar en los cálculos será el promedio de los datos obtenidos.
El área de filtración que se considera para determinar
las dimensiones de un pozo de absorción es la que formarán las paredes del pozo, hacia abajo del nivel que
15
ESQUEMAS: pozos de absorción
POZO DE ABSORCIÓN UBICADO DESPUÉS DE ZANJAS DE DRENAJE
POZO DE ABSORCIÓN UBICADO ANTES DE ZANJAS DE DRENAJE
16
tengaeltubodeentradadelíquidos.Paraladeterminacióndeesasáreanoseincluyeelfondoopisodelpozo,
nilasparedesqueesténenestratosintermediosyformadasporsuelosimpermeables.
Esposible,apesardelalimitacióndesustituirsoloel
30%delalongitudtotaldezanjas,queenalgunoscasos
se puedan excavar varios pozos de absorción. En este
casolosperímetrosdeestospozosdebenestarseparadosalmenos6metrosentresíócontarconunalongitud
deseparaciónequivalentea3veceseldiámetrodefinido
paraesospozos.
EJEMPLO Nº 1
Acontinuaciónsedanunosdatostalycomodeben
serobtenidosenunapruebadecampoyseiniciaelproceso de cálculo requerido por el procedimiento, con el
quesedeterminanlasdimensionesdelaszanjasylalongitudrequerida.
DATOS DE CAMPO
1
2
3
4
5
6
7
8
LECTURA“i” lectura“f”
Estevalor,conbaseenelanterior,seobtienedetablasofórmulas;paraestecasosepuedeaproximar
alvalordeVp=8,20x10-7 m/seg(delatabladelAyA
quesepresentamásadelante).
•
Caudalogasto(Q)deaguaquepordíarecibiráelsuelo.
Unapersonarepresentaunadescargade162litros/día.
==>unacasacon6personasproducirá(162x6)=
972lt/díaporloquehaciendolasconversiones,ese
valores:
Q=972lt/día=0,972m3/día
=0,00001125m3/seg=1,125x10-5 m3/seg
VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN
(tablaAyA;ennormasdepresentación,diseñoyconstrucción
paraurbanizacionesyfraccionamientos)
T
(min/cm)
HORA
hora
“inicial”
“final”
(cm)
(cm)
(cm)
6:00
6:30
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
6:30
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
20
15
18
22
20
19
10
21
35
29
31
35
32
30
21
32
15
14
13
13
12
11
11
11
Vp
(m/seg)
Diferencia
a. Profundidaddelagaveta=51cm;Profundidaddel
agujerocilíndricode10cmdediámetro=50cm.A
partirdelasuperficie:H=1,01m
b. Tipodesuelo:Sueloamarillentofino,conarenas,posiblelimoarenoso.
c. Ubicacióndelsitiodeprueba:250mdelpunto1del
planocatastradoporellinderoSEy50mperpendicularesaeseeje.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12*
14
16
18
20
22
24**
25
1,00x10-6
8,20x10-7
7,10x10-7
6,35x10-7
5,80x10-7
5,37x10-7
5,02x10-7
4,73x10-7
4,49x10-7
4,28x10-7
4,10x10-7
3,80x10-7
3,55x10-7
3,35x10-7
3,18x10-7
3,03x10-7
2,90x10-7
2,84x10-7
CÁLCULOS
• Tasadeinfiltración(T).
Condatosdecampo==>T=30/11
=2,73min/cm
•
* Resultadomayor,inadecuadoparapozosdeabsorción.
** Resultadomayor,inadecuadoparasistemasdeabsorción.
Velocidaddeinfiltración(Vp)
17
• Áreadeinfiltración
Ai=Q/Vp;obteniéndoseeldatoenmetroscuadrados
Ai=1,125x10-5 /8,20x10-7 =13,72m2
Estevalordeberserafectadoporotrosfactores,siendo
losmásimportantes:
c Precipitación(Fp)
(mayoroiguala2,5paranuestromedio)
c elrevestimientosuperior(rc)
(“0”connadacubriendoenlasuperficiedel
terrenoycasi1alcubrirse)
Entonces,
• Superficieoáreaverderequerida:
A’c=Ai(Fp)
2
A’c=13,72(2,5)=34,3m
• Superficiedelcampodeinfiltración: Ac=A’c/(1-rc)
conr=0 ==>Ac=34,3m2
FijandoW=60cmyD=60cm
Pe=0,77(60+56+120)/(60+116)=0,77(236)/(176)=1,03
• Longitudtotaldelaszanjas
Lz=Ai/Pe ==>Lz=13,72/1,03=13,32m
-
Separación entre zanjas, ancho de la superficie de
infiltración
Ls=Ac/Lz=34,3/13,32=2,56m(longitudacentros,quedebesermayoroiguala2,0m).
Lasuperficierequeridadeeseterrenoparacolocarel
campodeinfiltraciónesalmenosde2,56x13,32m=
34,3m2.
La longitud del drenaje
Característicasdelaseccióntransversal:
1-Sefijaunvalorparaelancho(W)delazanja.
2-Sefijaunadistancia(D)degravabajoeltubo.
3-SecalculaelPerímetroefectivo:
(Pe)=0,77(W+56+2D)/(W+116)
ConWyDencentímetros(ósetomadetablas
existentes).
EJEMPLO No. 2
Dada una situación
dondelaTasadeinfiltración
esaltayalcalcularunsistema de infiltración con solo
zanjas se obtiene como resultado una longitud muy
grande de drenajes y en
consecuencia el requerimiento de una área de filtraciónbastanteamplia.
123456789-
Tasadeinfiltración
Velocidaddeinfiltración
Númerodepersonasservidas
Gastodeaguasresiduales
Áreadeinfiltración
Factordeprecipitación(≥2,5)
Superficieoáreaverde
Razónderevestimiento
Superficiedelcampodeinfiltración
Áreadellote=
ÁREADISPONIBLEPARACONSTRUCCIÓN=
GEOMETRÍADELCAMPODEINFILTRACIÓN:
1011121314-
Anchodezanja
Gravabajoeltuboinfiltrante
Perímetroefectivo
Longitudtotaldezanjas
Separaciónentrezanjas(≥2m)
Todalazanjarequeridanocabeenelterreno.Considerandoparaesteejemploquelatasadefiltracióndadatambiéneselpromedioparavariosestratosdeeseterreno,se
procedeadimensionarunpozodeabsorción.
30%Ai=0,3(35,38)=10,61m2
Lafórmuladeláreadeuncilindroes:A=πDH;dondeDeseldiámetroyHeslaaltura.Siendoparaesteca-
18
T
Vp
N
Q
Ai=Q/Vp
Fp
A'c=Fp*Ai
rc
Ac=A'c/(1-rc)
Af
Au=Af-Ac
W
D
Pe
Lz=Ai/Pe
Ls=Ac/Lz
20
3,18x10-7
6
1,125x10-5
35,38
2,5
88,44
0
88,44
120
31,56
0,60
0,90
1,295
27,32
3,24
min/cm
m/s
personas
m3/seg
m2
m2
m2
m2
m2
m
m
m
m
m
so,unasituacióndefijarunvalorparaeldiámetroycalcular en consecuencia la magnitud de la altura o profundidadquevaarequerirelpozo.
ConD=1,0m==>H=(A)/(πD)=10,61/(π)=3,4m
otra posibilidad:
ConD=1,5m==>H=(A)/(πD)=10,61/(1,5π)=2,25m
II) EL VOLUMEN DEL TANQUE
Uso de los ABC's5) en la estimación de la cantidad de
agua a tratar
S
ucedequelosparámetrosdediseñotradicionalmente utilizados para hacer la estimación
delascantidadesdeaguaqueevacuaráuna
vivienda son más altos que aquellos nuevos parámetros
queahoraesposibleestimar,graciasalusoenlasviviendasoedificacionesdeartefactosahorradoresdeagua.Esta nueva condición hidráulico-sanitaria y funcional representaunasituaciónmuyevidenteparaelcasodeviviendas
individualesodeconjuntosqueutilicenpequeñossistemas
de tratamiento para sus desechos líquidos como son los
tanquessépticos.
Hoy se cuenta con los artefactos de bajo consumo
(ahorradores de agua), mismos que popularmente son
conocidoscomolosABC's.Existeninodorosahorradores
queutilizansolo6litrosdeaguaporaccionado(pordescarga)ynotantocomolos23ó14litrosutilizadosporlos
aparatosfabricadosconviejosconceptos.Enformasemejante,yasetienenenelmercadoregaderasoduchas
parabañoqueutilizanmenosde10litros/minuto.
mericanos,adefinirmedianteregulacionesgubernamentalesnuevosprogramasdeabastecimiento,lograndocon
esosplanesoperativosahorrosdeaguaenmárgenesde
reducciónquevandel25al35%delasdotacionestradicionalmenteaplicadas.Entonces,alreducirlacantidad
deaguaaabastecerparaunaciudad,consecuentementesereduceelagua"usada"outilizadaquesetiracomo
aguas residuales o grises y que estarán requiriendo de
unposteriortratamiento.
Uncasonuestro,eslaevidencialogradaconlarecopilacióndedatos,por6mesesantesy6meses
después,delgastodeaguaenunafamiliade4integrantes.Seanalizaronlosdatosdesuconsumo
previo, en una casa con artefactos tradicionales y
luego,elconsumologradoalhabersecambiadoa
otracasadondeseinstalaronABC's.Ambascasas
fueronconstruidasporlamismafamilia.Elconsumopromediomensual,sinABC'sfuede25,67metros cúbicos y el consumo promedio mensual con
ABC'sesde18,83metroscúbicos.Elvolumenahorradorepresentaun36,32%delconsumoactual.
Acontinuación,sepresentanlosparámetrosocriteriosdediseñobásicoscuandosecuentaconABC'syque
sepuedenconsiderarenlaestimacióndelascantidades
deaguaqueafectaránelanálisisdesistemasdetratamientoparaaguasdomésticasdedesecho.Estavaloración de criterios provee lo que puede ser tomado como
uncaudalecológicoparalarealizaciónsiguientedecálculos.
Lautilizacióndeestosartefactoshallevadoapaíses
deEuropa,aEstadosUnidosyaalgunospaíses latinoa-
5)
• Criteriotradicional,tipificadoenalgunasnormascomo
las de diseño y construcción para urbanizaciones y
fraccionamientos,deInstitucionesoempresasnacionalesdeagua.
Dotaciónpromediotradicional=
250lt/(hab-día)
[rangorecomendadode200a300lt/(hab-día)]
Factorderetornoaplicado=0,75
======>
Caudalpromedioparasistemasdetratamiento=
250(0,75)=187,50lt/(hab-día)
ABC's = Artefactos para el Bajo Consumo de agua.
19
• Tomando en cuenta los conceptos y economías logradas con la utilización de los ABC's se aplica lo siguiente:
Dotación promedio tradicional = 250 lt / (hab-día).
Reducción en el uso de agua, por ABC's = 30%
Nueva dotación promedio a considerar en estimaciones
=250 - 0,30 (250) = 175 lt / (hab-día)
[el nuevo rango entonces a recomendar como dotación para
el abastecimiento bajo el uso de ABC's será de 140 a 210 lt
/ (hab-día)]
Factor de retorno = 0,75
=====>
Caudal promedio para tratamiento con el uso de
ABC's = 175 * (0,75) = 131,25 lt / (hab-día)
[Pudiéndose entonces, también definir un rango para los
caudales a evacuar en sistemas con ABC's, en forma semejante a lo establecido en reglamentos y normas nacionales,
que iría de 105 a 157,5 lt / (hab-día)]
Criterios básicos para el análisis de un sistema individual para el tratamiento de aguas residuales
domésticas
A continuación se enumeran los parámetros básicos que
se propone tomar en cuenta para el proceso de análisis
que este documento pretende difundir como pautas técnicas apropiadas a seguir en el dimensionamiento de un
tanque séptico.
1- Para estimar la cantidad de agua a cargar en el sistema se par te de una dotación (D) de agua y de un coeficiente de retorno del 75%. Así como también es posible considerar la utilización de inodoros y regaderas
de bajo consumo de agua (ABC's), para los cuales y bajo criterios de cálculo más conservadores para el
ejemplo a desarrollar, se estima que provocan un ahorro de agua equivalente a solo el 25%.
Entonces,
Los valores de caudal a utilizar como cantidades en la
evacuación son:
Dotación:
D
= 250 lt / (pers.- día)
Caudal a evacuar:
q'
= 250 * 0,75
= 187,5 lt /(pers.-día)
Caudal saliendo y con ABC's:
q
= 187,5 x 0,75
= 140,6 lt / (p-d)
VALOR ECOLÓGICO A EMPLEAR:
q = 140 lt / (p-d)
2- Las cantidades de materia orgánica que se considera
estarán llegando a un sistema de tratamiento de desechos líquidos de origen doméstico par ten del dato generalmente considerado. Esto es:
DBO6)
= 220 mg/lt
SS
= 300 mg/lt
3- El procedimiento de cálculo con el que se apoya la determinación de las dimensiones de los tanques sépticos, toma en cuenta las indicaciones, producto de las
investigaciones realizadas por los señores Dr. D.D. Mara profesor de la Universidad de Leeds, Inglaterra y el
Dr. G.S. Sinnatamby, coordinador técnico del programa
HABITAT, Naciones Unidades. Ellos como producto de
sus trabajos han definido lo que han llamado procedimiento racional para el diseño de tanques sépticos para climas cálidos y tropicales. (Su trabajo aparece publicado en "The Public Health Engineer", No.14,4 de Octubre de 1986). Con sus investigaciones ellos demuestran que los procesos anaerobios que se llevan a cabo
en un tanque séptico en regiones con climas cálidos y
de condiciones de temperatura muy "parejas" a lo largo
de todo el año, permiten eficiencias de remoción, en
promedio equivalentes al 70% de la DBO y al 80% de
los SS.
Resultando entonces, como estimación de la calidad
de los efluentes del tanque séptico diseñado por medio
de ese método racional, los siguientes valores:
DBO = 220 - (220 * 0,70)
= 66,0 mg/lt
SS = 300 - (300 * 0,80)
= 60,0 mg/lt
4- El buen funcionamiento de estos tanques sigue los
principios básicos de la sedimentación, pudiéndose
guardar entre otras razones, una relación de 1:3 entre
ancho y la longitud. Así como, una profundidad mínima de líquidos de 1,0 m.
Dentro del tanque se definen varias capas. La zona de
almacenamiento, en el fondo, sitio para la acumulación de los sólidos o lodos; en el tramo intermedio (zona de sedimentación) se ubican los líquidos con materia orgánica disuelta, sobre estos se encuentran las
grasas o natas y por último se tiene el espacio libre
apropiado para que se ubiquen los gases producidos
por el proceso anaerobio de descomposición de la materia.
6)
El DBO (Demanda Biológica de Oxígeno) es una prueba que mide en forma indirecta la concentración de materia orgánica biodegradable
presente, y es la cantidad de oxígeno que en el proceso requieren los microorganismos para la degradación de esa materia.
• SS:Sólidos Sedimentales.
20
El material sedimentado (los sólidos) forma en el fondo del depósito una capa de lodos o fango, el cual fue
degradado biológicamente por el tiempo de permanencia y la acción de los microorganismos. Es un producto que debe extraerse periódicamente.
medios analíticos apropiados para lograr la magnitud de
cada uno de los volúmenes que son definibles del proceso que se lleva dentro de un tanque séptico. De esta manera se presenta lo siguiente:
a) Volumen para sedimentación:
∀s = 10-3 (P) (q) th,
donde:
"P" es la población o cantidad total de personas a
atender; "q" el caudal de aguas a tratar; y "th" es el
tiempo de retención hidráulica a considerar para este proceso.
5- Las paredes y el piso del tanque deben ser impermeables, así como deben resistir el ataque de ácidos y sulfatos acarreados por el agua o formados en el proceso de tratamiento.
6- El ancho mínimo de un tanque a construir en concreto
o en mampostería (con bloques) es de aproximadamente 70 cm. En ese ancho apenas cabe la persona
que va a impermeabilizar y a colocar los recubrimientos aislantes protectores (pinturas bituminosas o productos epóxicos).
Procedimiento de cálculo.
MÉTODO RACIONAL PARA DEFINIR LAS DIMENSIONES DE UN TANQUE SEDIMENTADOR/BIODIGESTOR
Utilizando las fórmulas propuestas por las investigaciones de los doctores Mara y Sinnatamby, cuyo método
racional para calcular el apropiado funcionamiento de un
tanque séptico en lugares de clima tropical establece, los
b) Volumen para biodigestión
∀d= (0,5)10-3 (P td)
donde:
"P" es la población a atender; "td" es el tiempo de retención requerido para la biodigestión de la materia
orgánica, a calcular con la siguiente expresión: (td =
28 (1,035)35-T), en función de la temperatura en grados Celsius estimada del agua a tratar.
c) Volumen para el almacenamiento de lodos digeridos
∀a = 10-3 r P(n - (td / 365))
"r" es un factor que caracteriza las aguas y en consecuencia los lodos que se producirán [esto es: cuando
se llevan al tanque séptico solo las aguas de inodoros: r = 30 It/(pers-año); o cuando se envían todos los
desechos líquidos de una vivienda, r = 40 It/(persaño)]; "P" es la población a atender; "n" es el período
entre limpiezas o remoción de lodos que se desea definir en años; "td" es el tiempo de retención requerido
para la biodigestión de la materia orgánica, a calcular
con la misma fórmula anterior y en función de la temperatura estimada en grados Celsius del agua a tratar.
d) Volumen total de líquido en este tanque:
∀TL = ∀s + ∀d + ∀a (m3)
CAPACIDAD REQUERIDA
-- q = 162 I/(p-d) --
m3 según CANTIDAD PERSONAS
VOLÚMENES
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
sedimentación
0,810
0,972
1,134
1,296
1,458
1,620
digestión
0,109
0,131
0,153
0,175
0,197
0,219
almacenamiento, n= 2 años
0,376
0,451
0,526
0,602
0,677
0,752
1,295
1,554
1,813
2,073
2,335
2,591
total:
21
Características para la unidad o tanque a construir en
bloques de concreto
e) Determinacióndelasdimensionesinternas:
- sefijaelancho:"a"
- sededuceelvalordelalongitud: "l"=3xa
- obteniéndoseenconsecuencialaprofundidadde
líquidos:"h" = ∀TL/(a*l), definiéndola en un valor
nomenora1,0m
f) Con esos datos entonces se determinan las dimensionesexternasrecomendadasparalaconstrucción
deuntanqueséptico-sedimentador.
Tomandoencuentaparaello:
- Las paredes serán reforzadas, según la práctica
de construcción antisísmica a seguir, en bloques
15x20x40cm,rellenosdeconcreto.
- Lalosainferiordeconcretoreforzadoseráde15
cmdeespesor.
- Lalosasuperiorotapa,tambiéndeconcretoreforzado,seráde10cmdeespesor.
- Elespaciolibresobreelniveldeloslíquidosserá
entre20y30cm
INFORMACIÓN RELATIVA AL TANQUE
SÉPTICO-SEDIMENTADOR
Característica
Cantidaddepersonasequivalentesportanque
caudal;(l/día)
Períododelimpiezapropuesto(meses)
Vol.sedimentación(m3)
Vol.Digestión(m3)
Vol.Lodos(m3)
Volumentotaldelíquidos
(m3)
LongituddeT'sbajoelniveldelíquidos (m)
Espaciolibresobresuperficiedelagua (m)
Diámetrodetuberías
(m)
MEDIDAS INTERNAS
ancho(m)
largo(m)
altura(m)
Profundidaddelíquidos(m)
MEDIDAS EXTERNAS
ancho(m)
largo(m)
altura(m)
g) Se recomienda siempre, siguiendo el ejemplo en
mampostería:
- LacolocacióndedosregistrosentuberíadePVC
de100mm,enlalosasuperior,exactamentesobrelaposiciónqueocupenlasT'sdeentradaysalidadelíquidos.Estosregistrosdebencontarcon
taponesdePVCroscables.
- Colocartambiénenlalosasuperior,registrosprincipalesparafacilitarlaslaboresdelimpieza,dedimensionesnomenoresa40x60cm.Construidos
conrebordessobrelalosayconsellosanitario.
- ProlongarlasT'sconniplesdetuberíadePVC,bajoelniveldelaguasegúnlascondicionespropias
acadacaso(cubrirlaalturarequeridaporelvolumenparasedimentación)yhaciaarribaunalongitud tal que les permita una separación de 2 cm
conlalosasuperior.
- Unadiferenciadenivelesentrelatuberíadeentradaylatuberíadesalidade7cm,siendolatubería
desalidalamásbaja.
22
Valor
P
q
n
∀s
∀d
∀a
∀TL
e
s
D
a
l
h+s
h
A
L
H
DIMENSIONES DE TANQUES TIPO QUE SE PROPONEN
(mampostería de bloques de concreto 15x20x40 cm)
Características
MEDIDAS INTERNAS
ancho: "a" (m)
largo: "l" (m)
profundidad líquidos: "h" (m)
altura interna total (m)
VOLUMEN LÍQUIDOS (m3)
MEDIDAS EXTERNAS
ancho: "A" (m)
largo: "L" (m)
altura: "H" (m)
OTRAS DIMENSIONES
Prolongación T's: "e" (m)
Espacio sobre agua: "s" (m)
Diferencia, entrada/salida: "∆" (m)
I
II
III
IV
V
VI
VII
0,70
2,10
1,00
1,30
1,470
0,70
2,10
1,05
1,30
1,544
0,70
2,10
1,25
1,50
1,838
0,70
2,10
1,40
1,70
2,058
0,90
2,70
1,00
1,30
2,430
0,90
2,70
1,05
1,30
2,552
0,90
2,70
1,20
1,50
2,916
1,00
2,40
1,55
1,00
2,40
1,55
1,00
2,40
1,75
1,00
2,40
1,95
1,20
3,00
1,55
1,20
3,00
1,55
1,20
3,00
1,75
0,40
0,30
0,075
0,40
0,25
0,075
0,50
0,25
0,075
0,55
0,30
0,075
0,40
0,30
0,075
0,40
0,25
0,075
0,50
0,30
0,075
Dadas las restricciones que definen las dimensiones rígidas de los diferentes tanques tipo que se propone construir en
mampostería, se determina entonces para cada uno de ellos y bajo el mismo método racional la aplicación más apropiada
de ellos para las poblaciones planteadas. Esto se hace determinando cuáles serán entonces los volúmenes de almacenamiento que cada uno de los volúmenes totales permite y calculando los períodos de limpieza requeridos.
Períodos de limpieza
(meses)
-- q = 162 I/(p-d) --
Tanque
Volumen TL. de
líquidos (m3)
I
II
III
IV
V
VI
VII
1,470
1,544
1,838
2,058
2,430
2,552
2,916
cantidad de usuarios
(5)
(6)
34
39
20
23
38
(7)
12
25
34
(8)
15
13
37
(9)
13
27
31
(10)
18
21
34
Esto significa que para una población de 7 personas se puede optar por una de las siguientes 3 posibilidades:
a- se puede utilizar el tanque tipo II y prepararse para estarlo limpiando cada 12 meses.
b- se puede utilizar el tanque tipo III y prepararse para estarlo limpiando cada 25 meses.
c- se puede utilizar el tanque tipo IV y prepararse para estarlo limpiando cada 34 meses.
23
III) MANEJO DE LOS LODOS
e cualquier sistema de tratamiento que se
aplique a los líquidos que evacúan excrementos u otros desechos orgánicos, siempre se
obtendrá como materia básica sedimentada
o mineralizada lo que comúnmente se llaman lodos. Los
lodos son los sólidos que se han separado de las aguas
contaminadas, y que por lo general se depositan en el
fondo de los sistemas de tratamiento integrados a cantidades de agua que ahora forman par te de su consistencia. Los lodos son una masa acuosa, semilíquida. Por su
concentración de materia y de bacterias, en la mayoría
de los casos, son más contaminantes que las mismas
aguas que los traían.
D
En un tanque séptico los lodos se ubican en dos secciones principales: algunos son pesados y se depositan
en el fondo de los tanques, otros de origen grasoso, son
livianos y flotan como "natas" sobre las zonas o capas antes mencionadas.
Operación y mantenimiento de un tanque séptico
• Debe realizarse mantenimiento preventivo para este
sistema mediante la inspección periódica de los tanques sépticos. Esto se hará a través de los registros
(T's) que se dejan en la tapa superior. Por ahí, e introduciendo una vara con “mechas” o pedazos de tela
atadas en su extremo, es posible medir la cantidad de
lodos acumulados en el fondo del tanque. En forma semejante y por los mismos orificios se puede inspeccionar el espesor de la capa de natas. Esta actividad debe ejecutarse una vez al año.
• Debe hacerse la limpieza de los tanques sépticos al final del período de diseño ("n = número de años para
el almacenamiento") o como consecuencia a una inspección previa que indique la necesidad de llevar a
cabo tal función anticipadamente. Esto es cuando las
natas o los lodos estén muy cerca de la boca de la T
de salida y se esté corriendo el riesgo de que lodos o
natas se vayan hacia los drenajes.
• Deben realizarse las limpiezas en el período seco o de
no lluvias de la región donde uno se encuentre. Esta
condición de clima es conveniente porque al ubicar
los lodos en otras unidades de tratamiento para su estabilización una de ellas se utiliza con el propósito de
eliminar el agua que contienen y la época seca es
más favorable. Al extraerse los lodos de un tanque
séptico se sacan lodos "viejos" de los primeros días de
funcionamiento y lodos "frescos" de reciente deposición. Siendo esto la razón básica (degradación no uniforme del material extraído) para que se realicen otros
pasos de tratamiento.
• Deben extraerse los lodos o sólidos depositados en el
fondo del tanque y las natas que flotan. Esto puede
ser realizado por dos personas, con las precauciones
y protecciones del caso. Para las labores de limpieza
se utilizará la aper tura mayor ubicada en la tapa superior de los tanques. El primer paso a realizar es mezclar el contenido del tanque para revolver su contenido y poder luego extraer material "viejo" y material
"fresco" simultáneamente.
24
• Los lodos y líquidos extraídos requieren de tratamiento. El proceso básico recomendado es el depósito de
ese material en un sistema de tratamiento de desechos líquidos de una planta Municipal. Que de no
existir, el proceso requerido debe ser sustituido por
otras etapas alternas de tratamiento como lo es un
paso más de biodegradación y la eliminación de agua.
Tirar los lodos y líquidos extraídos de un tanque séptico, a un río o sitio semejante, es una acción directa y
grave de contaminación.
Al hacer este trabajo, en el caso de no contar con
equipo de bombeo apropiado, se podrán extraer los lodos
y líquidos con baldes que se van depositando en recipientes mayores, con tapa (pudiendo ser estañones u otros similares). Se utilizará el medio de transpor te disponible
(carreta o carretillo) y con él se hará el traslado correspondiente, hasta la siguiente etapa de tratamiento.
Recolección y tratamiento de los lodos.
Es necesario tener bastante claro que la materia que
se extrae de un tanque séptico tiene diferentes edades.
Alguna de esa materia fue depositada un año atrás, y
otra pudo ser depositada el día anterior. Por esta razón,
los niveles de biodegradación acumulados son diferentes
en el contenido de un tanque séptico.
• De un tanque séptico se debe extraer solamente el
80% de su contenido, dejando dentro de él un volumen
equivalente al 20% del total, este material se deja como
"semilla" de bacterias activas, para que el funcionamiento del sistema de tratamiento continúe, con material biológico apropiadamente adaptado.
NUNCA SE EXTRAE LA TOTALIDAD DEL CONTENIDO DE UN
TANQUE. DEBE DEJARSE POR LO MENOS UN 20% DE SU
CONTENIDO PARA LA REACTIVACIÓN O CONTINUIDAD BIOLÓGICA DEL TRATAMIENTO.
Por estos motivos es necesario llevar los sedimentos
extraídos hasta otra unidad de tratamiento, con el propósito de lograr o estandarizar la degradación de la materia.
Lo impor tante es reducir la carga orgánica activa que
representan los lodos no degradados, esto es la descomposición en las par tículas de la materia que los componen. Esta puede ser una acción biológica de degradación
conocida como biodigestión. La materia orgánica entonces se convier te en líquidos y gases, cambiando la composición o estructura del lodo. Se reduce su "volumen",
se cambian sus cualidades y con esa nueva condición de
la materia, resulta más fácil hacer su secado y la utilización posterior.
25
Un Biodigestor
• Paralaestimacióndelosvolúmenesdelasunidades
que harán la biodigestión posterior y final, se utiliza
comodatoelvolumentotaldealmacenamientodelos
tanquesalosqueselesestánsiendoremovidossus
lodos. Pretendiéndose, en todo caso la remoción de
losvolúmenesproducidosenlaszonasdedigestióny
dealmacenamiento.Paraestasaccionessetienecomopropósitodejarencadaunodelostanquesalmenosun20%delacargatotalexistente.
dediámetroconuncontroltipocompuertafácilmente
accionable,herméticaoconunaválvuladecompuertacomercialdealmenos10cmdediámetro.
• Los gases producidos serán conducidos hacia una
zanjadeoxidación.
• Paraestosanálisissetomacomoreferencialasección
36-22,"Capacidadesdelosdigestoresdelodos"dellibroPurificacióndeAguasyTratamientoyRemociónde
Aguas Residuales de Fair, Geyer y Okun; edición de
1976,elcualdefineparaestecaso:
Tiempo de retención recomendado = 42 días, para
unatemperaturade21ºCyparaoperacióntipobatch;
adicionalmente en esa referencia, se establece que
paraloslodosdeuntanqueséptico,loscualeshantenidounamaduraciónprevia,sedebeaplicarunfactor
reductor,f=0,50,aestetiempoderetención"batch".
Estoest=21días
• Elvolumendelbiodigestorestaráentoncesdeterminadoporlaevacuaciónperiódicadelodosydeacuerdo
conelperíododeremocióndelodosestimado,parala
poblacióndecálculoqueseestétratando.
• Loslodossecarganalbiodigestorporlaentradaotapasuperior.Antesdedepositarloslodosenestereceptáculoesnecesario verificar que la
compuerta de descargaestébiencolocada.
• Elpisodeestetanquebiodigestortendrápendientes
del10%,encauzadashaciaelpuntodesalidaodescargaquesequieretenganloslodos.Esasalidaserá
unaseccióndeporlomenos20cmporladoó20cm
26
• Pasado el tiempo
de maduración o de
d e s c o m p o s i c i ó n
anaerobia adicional,
se procede a abrir la
compuerta inferior.
Antes, con la ayuda
de una pala o pieza
demaderasemezcla
muybienelcontenido
delrecipiente.Loslodos que saldrán son
materiaestabilizadaomineralizada,mismaqueyase
descompuso en sus elementos básicos, con un alto
contenidodeagua(másdel90%enlamayoríadelos
casos).
Lechos de secado
Los lodos al extraerse del biodigestor contienen gran
cantidad de humedad. Misma que debe extraerse por
medios físicos o mecánicos: utilizando máquinas, dando
temperatura o simplemente aprovechando las condiciones climáticas de la zona, para que por evaporación y filtrado natural sea posible el secado del material procesado.
El factor más impor tante a calcular para los lechos de
secado es el tiempo requerido para lograr el tratamiento
pretendido. Para este cálculo se utilizan ecuaciones que
involucran variables como la humedad inicial de los lodos, posible humedad a recibir por lluvia, humedad última esperada, razones de evaporación super ficial del
agua, necesitándose también conocer los valores de precipitación del mes seco escogido y otros elementos afines.
• Se recogerá el material, luego de haber transcurrido el
tiempo mínimo calculado y se distribuirá sobre otros
terrenos o se utilizará como complemento para la preparación de suelo orgánico, para utilizarlo en el acondicionamiento de cultivos domésticos. Esta acción
agrícola es procedente siempre y cuando, no se determinen en los lodos secos elementos tóxicos o metales
en cantidades significativas.
Junto a los lechos de secado, debe construirse otro sistema de drenajes para conducir a él las aguas filtradas y liberadas por los lodos.
• Al salir del biodigestor los lodos podrán ser conducidos por un canal hasta el sitio donde se encuentre el
Bloques 15x20x40 cm, con #3 verticales.
Paredes inferiores repelladas y lujadas.
lecho de secado. Podrá existir una canaleta, por la
que los lodos se irán desbordando por ambos lados,
hacia toda la super ficie del lecho de secado. Con la
ayuda de una pala se hará el transpor te y una distribución uniforme de toda esa masa viscosa; el espesor
máximo, normalmente establecido será de 20 cm.
27
28
ANEXO No.1
Tanque séptico prefabricado
en plástico refor zado con fibra de vidrio
29
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN VIVIENDA Y
CONSTRUCCIÓN (CIVCO)/ITCR - FIBROMUEBLES S.A
TANQUE SÉPTICO PREFABRICADO EN PLÁSTICO REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO
El tanque séptico es un sistema para el tratamiento individual de desechos líquidos que utiliza la
capacidad que tiene el suelo para absorber. Por lo
tanto, su buen funcionamiento depende de que el
tanque sedimentador/biodigestor cumpla apropiadamente con la retención de los sólidos más pesados y
las grasas que viajan con los líquidos, así como de
que los terrenos donde se colocan estos sistemas
de tratamiento tengan la capacidad de permitir que
se infiltre en ellos toda el agua que se procesa con
esta técnica sanitaria anaerobia.
Periódicamente, debe realizarse una remoción
parcial de los lodos acumulados. Los lodos removidos requieren de tratamiento adicional para su completa estabilización.
Ficha técnica
TANQUE SÉPTICO FIBROMUEBLES/CIVCO
Descripción general
Estetipodetanquessehavenidodesarrollandobajo
procesosdeproducciónindustrialconelpropósitodelograr:lareduccióndecostos,rapidezeninstalaciónyaumento de la eficiencia técnica sanitaria (eliminando por
mediodelcontrolenfábricaerroresdelprocesodeconstrucción,comofugas,pérdidadetiempo,etc.ylogrando
dimensionesexactas,asícomoapropiadacolocaciónde
suselementosdeentradaysalida).
Características sobresalientes
•
El volumen para el almacenamiento de desechos líquidosesde1,525m3,paraunaprofundidadde1,37
m.
•
Utilizandoelprocedimientoracional,desarrolladoparaeldiseñoyanálisisdetanquessépticosenclimas
cálidosycontandoconlainstalacióndeartefactosde
bajo consumo de agua (ABC's), este tanque puede
serutilizadoporfamiliasde4miembrosteniendola
necesidaddelimpiarlocada67mesesóporfamilias
de8miembrosteniendolanecesidaddelimpiarlocada10meses.Considerándose,paraamboscasos,el
tratamientodetodaslasaguasdedesechoquenormalmentesepudieranproducirenunavivienda(inodoros,regaderas-duchas-,cocinaylavandería).
•
Sepuedenutilizarvariostanques,aprovechandolas
ventajasdelaprefabricación,colocándolosenparalelo;utilizándolosparaeltratamientodelasdescargasquesepuedenobtenerdeescuelasodeedificios
deapartamentosmultifamiliares.
Elmaterialplásticoresisteelataquedelaacidezysulfatospresentesenelaguabajotratamiento.
Este tanque es liviano, es una pirámide truncada invertidaparafacilitareltransportedevariasunidadessimultáneamente(unadentrodelaotra)ylograrconellola
interacción,porlapendientedesuforma,conelángulo
dereposodelsuelo,pretendiéndosesufortalezaestructural.Sutapasefabricaconelmismomaterialydeserrequerido para reducir la flexibilidad propia de elementos
plásticos,serefuerzaconferrocementooconestructuras
construidasenmadera.Internamentemide0,88x2,07
menlasecciónsuperiory0,47x1,45menlaseccióninferior.
30
CAPACIDAD7) Y APLICACIONES DEL TANQUE
Fibromuebles/CIVCO
-- q = 140 lt/(per.-día) -(∀útil = 1,525 m3)
P
P
∀s
∀d
∀a
n
T's
∀s
∀d
∀a
(m3)
(m3)
(m3)
n
(meses)
longitud
T's (m)
4
0,56
0,088
0,877
67
0,50
5
0,70
0,109
0,716
44
0,50
5,5
0,77
0,120
0,635
36
0,50
6
0,84
0,131
0,554
29
0,50
7
0,98
0,153
0,392
18
0,50
8
1,12
0,175
0,230
10
0,50
= población contribuyente
= volumen para sedimentación
= volumen para biodigestión
= volumen para el almacenamiento de lodos
= período para remoción de lodos
= prolongación bajo el nivel del agua
7) Cálculos realizados bajo el criterio que permiten los ar tefactos de bajo consumo de agua (ABC’s). Esto es con inodoros que utilizan 6 litros de agua por descarga y no los 14 o 23 litros tradicionalmente utilizados. Estos inodoros están en el mercado bajo el nombre de “Habitat”. Ing. Elías Rosales E.; julio de 1996.
31
OTROS DETALLES
A- Este tanque se ha fabricado con dos soportes internos,
mismos que cumplen las siguientes funciones:
i. Rigidizan las paredes más largas, reduciendo las posibilidades de flexión por cargas externas o internas.
ii. Con aber turas laterales en las paredes del tanque y a
través de esos sopor tes huecos, es posible colocar
barras o tuberías de PVC rellenas de concreto, utilizables con el mecanismo de anclaje; mismo que podría
ser muy útil en casos de nivel freático alto y posible
flotación.
B- En el proceso de instalación es recomendable tomar
en cuenta:
i. Abrir una trinchera o hueco de por lo menos 150 cm
de ancho por 270 cm de largo y de 100 cm de profundidad. (La profundidad exacta requerida dependerá
de la profundidad a la que llegue la tubería con los desechos líquidos).
ii. En el fondo y centro de ese hueco se debe excavar
otra zanja; la cual tendrá una profundidad adicional
no menor de 80 cm, con dimensiones ahora de 90 cm
de ancho y 200 cm de largo.
iii. Se coloca el tanque en el hueco cuyo fondo ya ha de
estar nivelado y con la profundidad conveniente para
que los acoples de entrada y salida coincidan con la
tubería que viene de la vivienda y la tubería que va para los drenajes.
C- A solicitud de funcionarios del Ministerio de Salud de
Costa Rica, se le realizaron pruebas de carga a prototipos de este tanque. Estas mediciones se realizaron
en las instalaciones del Centro de Investigaciones en
Vivienda y Construcción (CIVCO) del Instituto Tecnológico de Costa Rica8). Con resultados muy satisfactorios.
D- Adi cionalmente y como par te del programa de Investigación y Desarrollo sobre Asentamientos Ecológicamente sostenibles del mismo CIVCO, se llevó
a cabo un estudio sobre el ciclo de vida correspondiente a este tanque; siguiendo lineamientos establecidos en la ISO14000, para productos de construcción.
Este fue un estudio comparativo9) en relación a la
energía involucrada en la fabricación y vida de estos
tanques sépticos en plástico versus tanques sépticos
construidos en mampostería, de capacidades semejantes.
0,8 m
1,0 m
1,50 m
iv. El tanque ya acomodado se llena con agua limpia hasta la mitad de su capacidad. Esta acción se realiza antes de proceder a rellenar y compactar el material que
se va a colocar en todos los espacios laterales, del
hueco inferior.
v. Para seguir con el relleno lateral y compactación de la
segunda etapa superior del hueco, es necesario terminar de llenar el tanque con más agua limpia.
0,9 m
8) Informe de resultados: “Ensayos en Tanques Sépticos”. Tanques de estos modelos sopor taron cargas laterales de 1 680 a 2 144 Kg/m2.
Ing. Rober to Vega G.; Nov.’97.
9) Informe: “Análisis comparativo de soluciones de Tanques Sépticos. Tanque séptico de bloques de concreto vs. tanque séptico de plástico reforzado con fibra de vidrio. Basado en un análisis de ciclo de vida y de energía incorporada. Arq. Katya Blanco. Dic.’99
32
ANEXO No.2
Ejemplo de análisis sobre capacidad sanitaria
del tanque séptico prefabricado
33
ANÁLISIS DE LAS CAPACIDADES DE TRATAMIENTO DEL TANQUE SÉPTICO
CONSTRUIDO CON PLÁSTICO Y REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO
CARACTERÍSTICAS DE LOS TANQUES FIBROMUE
BLES/CIVCO FUNCIONANDO COMO UNIDAD DE UN
SISTEMA SANITARIO INDIVIDUAL, CUYO COMPLE
MENTO ES UN DRENAJE.
b)
Hipotéticamente se plantea la situación de una
vivienda, habitada por 6 personas, y en la que se han
instalado inodoros de bajo consumo de agua (opera
dos por descargas de 6 litros).
c)
CRITERIOS BÁSICOS PARA EL ANÁLISIS
• Para estimar la capacidad de agua a cargar en el
sistema se parte de una dotación (D) de agua y de un
coeficiente de retorno típico del 75%. La utilización de
inodoros de bajo consumo de agua (ABC's), los cuales
provocan un ahorro de agua equivalente a un 25%.
•
Valores de caudal a utilizar:
Dotación:
D = 250 lt/(pers-día)
Caudal a evacuar:
q' = 250,0 x 0,75 = 187,5 lt/(pers-día)
Caudal utilizando ABC's:
q = 187,5 x 0,75 = 140,6 It/(p-d)
VALOR A EMPLEAR EN ESTE TRABAJO DE CÁLCULO
q = 140 It/(p-d)
• Teniendo para nuestro caso, como estimación
de la calidad de los efluentes del tanque séptico diseña
do por medio del método racional valores de
DBO = 220 - (220 * 0,70)=
66,0 mg/lt
SS = 300 - (300 * 0,80)=
60,0 mg/lt
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO
Se utilizan las fórmulas propuestas por las investiga
ciones de los doctores Mara y Sinnatamby, en su pro
puesta de un Método racional para el cálculo de la capa
cidad de tanques sépticos.
a)
34
•folleto tanques 2011.indd 34
Volumen para digestión
P = 6 personas
T = 22 °C
td = 28 (1,035) 35-T = 43,79 días
====> ∀d = 0,131 m3
Volumen para almacenamiento de lodos
digeridos
P = 6 personas
T = 22 °C
td = 28 (1,035) 35-T = 43,79 días
n = ? (período entre limpiezas)
r = 40 I/(per-año) (equivalente de descargas)
d)
Volumen total para tratamiento, con este tan
que: ∀ = 1,525 m3; pudiéndose entonces cal
cular, por diferencias, el volumen disponible
para almacenamiento de lodos digeridos
∀alm = 1,525 - (0,840 + 0,131) = 0,554 m3
e)
Por lo que partiendo de la fórmula anotada en
el punto c) anterior, y las mismas condiciones
de trabajo planteadas para este análisis, se
hacen cálculos y se estima la frecuencia o el
período de limpieza a requerirse,
así:
n = [∀alm/(10-3r P)] + td / 365
= [0,554/(10-3 (40)6)] + 43,79 / 365
= 2,43 años = 29 meses
OTRAS CARACTERÍSTICAS
Las T's deben prolongarse hacia abajo, con tubo PVC,
0,50 m bajo el nivel de líquidos. Hacia arriba se deben
prolongar lo necesario para dejar un espacio libre, sepa
ración con la tapa superior, de 2 cm. La separación ver
tical entre los ejes horizontales de las T's se recomienda
sea de 7 cm. Siendo la T de salida, la más baja.
Volumen para sedimentación
P = 6 personas
q = 140 I/(p-d)
th = 1 día
====> ∀s = 0,840 m3
Tanques
Tanques Sépticos
Sépticos Conceptos
Conceptos teóricos
teóricos base
base y
y aplicaciones
aplicaciones
12/5/12 12:25 PM
ANEXO No.3
Filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA)
Determinación de la capacidad hidráulicosanitaria de la unidad prefabricada
35
ANÁLISIS AL FUNCIONAMIENTO DEL FILTRO ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE
DE FORMA CILÍNDRICA PREFABRICADO POR FIBROMUEBLES.
Es típico encontrar en nuestro medio, situaciones en
las que de acuerdo con los resultados obtenidos por la
prueba de infiltración NO es posible autorizar la instalación de un tratamiento individual para desechos líquidos
domésticos como el que representa el sistema tanquedrenajes que se ha venido analizando. Los resultados
obtenidos al explorar las características del suelo arrojaron que éste era muy impermeable o determinaron que el
nivel del agua en ese sitio se localiza a pocos centímetros
de profundidad.
Varios autores repor tan soluciones alternativas llevadas a cabo en diferentes par tes del planeta, con el vivo
interés de atender situaciones límite como las comentadas en el párrafo anterior, para casos requeridos por una
vivienda o edificación ubicada en sitios donde no existen
alcantarillados sanitarios, ni sistemas de tratamiento Municipales. El criterio básico que se ha seguido es el de
atender la calidad del agua por medio de dos pasos de
tratamiento. De esta forma, se han colocado otras unidades de tratamiento después del tanque-sedimentador.
De manera tal que las aguas bajo tratamiento, reciben
una etapa de limpieza en el tanque séptico y otra etapa
en la unidad de tratamiento siguiente, liberándose así de
la mayoría de sus cargas contaminantes y quedando en
condiciones de menor impacto negativo para el medio
donde se descarguen.
Dentro de las acciones exploratorias e investigativas
realizadas en el CIVCO y con la intención de atender una
situación tan frecuente como la de que los terrenos no
son aptos para soluciones simples con tanques sépticos
y drenajes, se han estudiado diferentes posibilidades10)
dentro de las que se ubicó como unidad para el tratamiento individual adicional aquellas que representan los
filtros anaerobios de flujo ascendente (FAFA).
a emplear en el sistema de tratamiento y muestras de las
aguas a tratar se determinan las características propias,
tanto hidráulicas como de remoción. La matemática de
un modelo de filtración permite orientar las características, pero el compor tamiento biológico real ante condiciones climáticas específicas debe ser verificado mediante
muestreos y análisis de calidad de los efluentes.
Ante la falta de una fase experimental previa y específica, para este trabajo se presenta el análisis de los parámetros básicos que la unidad de filtrado pretendida
tendrá. La base de este trabajo par te de las experiencias
desarrolladas por investigadores de Brasil, Colombia, Tailandia, cuyos documentos de apoyo se mencionan en la
sección de referencias bibliográficas de este trabajo y se
apoyan también en los resultados de las diferentes experiencias de campo y experimentales ya realizadas en Costa Rica.
La dinámica de un filtro de flujo ascendente parte de
aprovechar el acomodo gravitacional de los materiales de
acuerdo con sus propias densidades. Esto es, dirigir el flujo del agua con carga orgánica a través de los materiales de
mayor tamaño primero y concluir ese paso en los materiales de menor tamaño. Así el acomodo, las ventajas son mayores: debido a que las partículas contenidas en el agua se
irán quedando en un espacio donde han tenido mejores posibilidades de viajar y donde la capacidad del medio filtrante para dejarlas acumuladas es mayor. El proceso de filtrado de esta forma "rinde" más, porque en el caso contrario
donde se viaja del más fino al más grueso el proceso se
"atasca" de manera más rápida.
En un FAFA el agua entra por abajo y se recoge por
encima. Las piedras o medios filtrantes son sopor tados
por un "piso" o base falsa.
En general, un filtro anaerobio produce poco lodo, tiene un nulo insumo de energía, no requiere de complicados sistemas mecánicos y su operación es muy sencilla.
Aún, así las labores de mantenimiento son esenciales, y
no deben omitirse.
Adicionalmente en este proceso de filtrado, al aplicar
bajas velocidades para el paso de los líquidos, se desarrollan tipos específicos de bacterias en la super ficie del
medio filtrante. Estas bacterias "capturan" materia orgánica del agua que por ahí pasa y la utilizan como su alimentación.
El desarrollo requerido para el diseño de cualquier
sistema de filtrado demanda de pruebas de laboratorio,
donde por medio de materiales iguales a los que se van
Este proceso bacteriano reduce la cantidad y la composición de la materia hasta llevarla a los elementos básicos de su constitución, produciendo con ello
10) Una de las posibilidades que es muy atractiva la representan los sistemas formados por tanques interceptores individuales,
recolección de líquidos en alcantarillados de diámetros menores, y el tratamiento colectivo de efluentes, antes de su descarga
en un río u otro cuerpo receptor.
36
una muy reducida cantidad de sustancias sólidas y algunos gases.
tratamiento que como nueva estimación de la calidad
de los efluentes, luego de pasar por el filtro los siguientes valores para la calidad del agua:
• Según los estudios en referencia, los procesos que se
llevan a cabo en un filtro anaerobio de flujo ascendente, en
regiones de clima cálido, dan razones o eficiencias de remoción válidas, en promedio equivalentes a:
DBO = 66 - (66 * 0,80) = 13,2 mg/lt
SS = 60 - (60 * 0,80) = 12,0 mg/lt
Resultados que fácilmente cumplen con los parámetros de calidad11) de agua exigidos en los reglamentos
de ver tido, per tenecientes a las leyes de protección ambiental vigentes.
DBO = 70 - 80% y de SS = 80%
• Teniendo entonces, para el caso que se estudia de
efluentes del tanque séptico llevados a otra unidad de
• Características granulométricas para agregados gruesos12):
TIPO
DE
PIEDRA
4 tilla
4 ta
TAMAÑO NOMINAL
% por peso que pasan los diferentes tamices (mm)
(tamices aber tura cuadrada)
37,5
25
100
90-100
100 90-100
19,0 a 4,75 mm
25,0 a 4,75 mm
• Posibles características de los materiales o medio
filtrante a utilizar13)
cuar tilla
Kg/m3
cuar ta
1461
Kg/m3
Peso volumétrico
γ
1446
Densidad aparente
Gbss
2,55
2,68
Relación de huecos
p
0,43
0,45
Tamaño máximo
dm
19,00 mm
25,00 mm
Tamaño mínimo
dmm
4,75 mm
4,75 mm
Tamaño promedio
dp
12,00 mm
15,00 mm
Super ficie específica
S
285 m2/m3
220 m2/m3
• Cantidad total de agua llegando al filtro
Se consideran cada uno de los caudales que podrían
apor tar los diferentes tamaños o grupos familiares
propuestos a atender también por el tanque prefabricado de Fibromuebles. A manera de ejemplo de cálculo
análisis del proceso, se presenta la situación de una familia integrada por 6 personas.
contribuyentes
6 personas
19
12,5
20-55
25-60
9,5
0-10
4,75
0-5
0-10
2,4
0-5
• Se tomará como datos para esta muestra de cálculo:
q = 840 It/día = 0,84 m3/día = 0,010 It/seg
CON LA INFORMACIÓN ANTERIOR SE PROCEDE A DEFINIR Y A ANALIZAR LAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE
LA UNIDAD CILÍNDRICA QUE SE PROPONE
• Tiempo de retención hidráulica: TRH = 10 horas (los
valores recomendados deben considerarse entre 6 y
12 horas)
• Volumen requerido para líquidos:
∀ = 0,84 x 10/24 = 0,35 m3
• Cama de filtrado
Estos valores se definen de forma tal que la cama de filtrado estará compuesta por dos materiales de diferente
granulometría.
Material A (inferior) ===> piedra cuar ta:
espesor = 0,60 m
Material B (superior) ===> piedra cuar tilla:
espesor = 0,40 m
caudal (I/día)
840
11) Lo permitido en el reglamento vigente en Costa Rica para esos dos parámetros, en condiciones de aguas domésticas de desecho es un valor máximo de 50
mg/lt.
12) Cuadro 3. Características de los agregados nacionales: región central del país. A. Ramírez. CIVCO
13) Tomado de cuadros 10 y 5. Características de los agregados nacionales: región central del país y resto del país; respectivamente. A. Ramírez. CIVCO.
37
• Las otras dimensiones ver ticales se definen de la siguiente manera:
espesor de capa de agua sobre lecho de filtrado:
r = 0,10 m
• CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DEL
ÁREA DE FILTRADO
- Se define teóricamente el diámetro del cilindro:
Df= 0,827 m
espacio libre en el tanque sobre el nivel del agua:
k = 0,28 m
espacio inferior para entrada del agua:
p = 0,30 m
====> altura interna de filtro: h= 1,60 m
• Determinación del valor para el área de filtrado que
se requiere:
Se hace el análisis considerando tres etapas: aquella
definida por los espacios vacíos del medio filtrante
(ruta de flujo), el líquido libre antes y después del medio filtrante y el volumen del líquido definido por las
aber turas del piso falso que sopor ta al medio filtrante.
-
medio filtrante:
piedra cuar ta
volumen del estrato
(m3)
volumen del agua (m3)
0,6 S
(0,6 S) 0,45=
0,27 S
Utilizando la siguiente ecuación se analiza la resistencia
máxima al flujo del material filtrante. Este valor se compara con la disponibilidad de carga hidráulica del sistema propuesto para definir su funcionabilidad.
Hm=
γf - γw
(1-p) L
γw
Así, para este filtro:
Hm1
0,461 (0,55) 0,60 =
0,152 m
Hm2
0,446 (0,57) 0,40 =
0,102 m
total =
0,254 m<0,50m
piedra cuar tilla
0,4 S
(0,4 S) 0,43 =
0,172 S
∀mf = 0,27 S + 0,172 S= 0,442 S
-
• Resistencia al flujo del material filtrante utilizado:
Revisión por medio de la cual se concluye que la carga
hidráulica prevista es suficiente para el apropiado funcionamiento de este filtro, incluso por un lapso cercano,
pero no mayor a 1 año, durante el cual, poco a poco la
carga orgánica filtrándose aumentará esas pérdidas de
carga.
agua libre, volumen de solo agua:
∀al
= (π Dt2/4) (√4 S/π) + 0,1 * S
= 0,08 √S + 0,1 S
Df
28 cm
10 cm
• Volumen total de agua a filtrar:
40 cm
∀mf
∀al
0,442 S
160 cm
0,08 √S+ 0,100 S
67 cm
∀total0,08 √S+ 0,542 S
∀ = 0,08 √S + 0,542 S
= 0,35 m3 (volumen requerido)
====>
38
15 cm
Ingreso por sección circular, ranurada de 30 cm
de diámetro
S = 0,537 m2= π Df2/4
ANEXO No.4
Tanque séptico mejorado para utilizarse
en condiciones de suelos difíciles
Capacidad de unidades prefabricadas
39
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE UN SISTEMA COMBINADO DE UNIDADES DE TRATAMIENTO A UTILIZAR EN CONDICIONES DE SUELOS DIFÍCILES
TANQUE SÉPTICO MEJORADO CON UN FILTRO ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE
(PREFABRICADOS EN PLÁSTICO REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO)
INTRODUCCIÓN
Con el desarrollo de los programas de vivienda de los
últimos años se ha comprobado que los sistemas de tratamiento, para los desechos líquidos saliendo de las viviendas, están demandando modificaciones que mejoren
su trabajo y eficiencia de funcionamiento.
Uno de los sistemas más empleado, a nivel individual, es el tanque séptico. El cual, adicionalmente a una
buena práctica de construcción de sus elementos, para
funcionar en forma correcta requiere de terrenos apropiados, con capacidad para infiltrar los volúmenes diarios de
agua utilizada y con super ficies de tamaños relativamente considerables con las cuales sea posible cumplir con
ese proceso de infiltración.
Sin embargo, no todos los suelos del país son capaces de absorber eficientemente todos los volúmenes de
agua que se les descarguen. Y los proyectos habitacionales demandantes de una solución sanitaria eficiente y
práctica, cada día se han ido incrementando. Se cuenta
con suelos muy arcillosos donde la infiltración es casi nula y casi imposible en las épocas de lluvia. Y se tienen
otros sitios, donde el nivel subterráneo del agua o nivel
freático es muy alto, y tampoco se logra una infiltración
correcta en el terreno. En ambos casos, las personas, niños y adultos, se exponen en forma directa a aguas contaminadas derramadas saliendo de sistemas de tratamiento deficientes, a veces mal construidos o incompletos. Están mal hechos, mal ubicados o incompletos y no
por ello se debe generalizar que la técnica no sirve.
Por ello, como par te de sus trabajos, el Centro de Investigaciones en Vivienda y Construcción (CIVCO), del Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), ha capturado información procedente de varios países como Tailandia,
Brasil, Colombia y de organizaciones como el Banco Mundial, en procura de “adaptar y adoptar” otras tecnologías
que en forma individual puedan ser aplicadas para el tratamiento de los desechos líquidos saliendo de las viviendas. Sobretodo para ser aplicadas en esas condiciones
límite o difíciles que comúnmente se encuentran, ahora
con más frecuencia, en los nuevos proyectos habitacionales.
40
De esta manera, se ha incorporado y adquirido conocimiento sobre métodos y procedimientos de cálculo para establecer de acuerdo con las cargas contaminantes
de situaciones individuales a nivel de familia, la utilización de 2 unidades de tratamiento. Trabajando ellas en
forma consecutiva, una después de la otra y mejorando
con ese arreglo la calidad del agua bajo tratamiento y
provocando efluentes de mejor calidad, de menor riesgo
contaminante. Los cuales, ante esas nuevas condiciones
podrán ser descargados en el mismo terreno en época
seca o en quebradas o cursos permanentes de agua.
Estos “nuevos” sistemas son para soluciones individuales en familias, cuyos volúmenes de agua descargados por día son muy pequeños, menores a los 2
m3/día. Por lo que se trata de sistemas de tratamiento de flujos mucho menores a los de una planta de tratamiento convencional. Y que está demandando compromiso y responsabilidad de los provocadores inmediatos de los desechos.
Igualmente, el CIVCO ha venido desarrollando convenios de trabajo con productores y fabricantes nacionales
para que con la experiencia empresarial de ellos, sea posible “industrializar” de alguna manera los elementos
tecnológicos adaptados a nuestro medio y garantizar mediante la calidad de materiales y procesos, el funcionamiento sanitario correcto de las unidades que se apliquen.
En las páginas siguientes se presentan los conceptos
y los análisis aplicados a unidades desarrolladas en forma conjunta entre la empresa FIBROMUEBLES S.A. y el CIVCO-ITCR, para mejorar el funcionamiento de los tanques
sépticos en su uso individual, ante condiciones de suelos
“difíciles”, en forma complementaria con otra unidad de tratamiento. Así, esta combinación puede ser utilizada en
esos casos individuales donde los terrenos, son pequeños, de malas condiciones filtrantes y se pretende obtener efluentes de mucho mejor calidad con el propósito de
no exponer a las personas.
DEFINICIÓN CONCEPTUAL DEL PROCESO COMBINADO ADOPTADO Y DESARROLLADO
1- Se aplica el concepto de sistemas de tratamien
to individual de desechos líquidos que considera el prin
cipio del tanque séptico, sin embargo, ante las condicio
nes prevalecientes de un suelo arcilloso o altamente
saturado, esa unidad básica para el tratamiento se com
plementa con otra unidad secundaria. Para este caso, la
utilización de un filtro anaerobio de flujo ascendente
(FAFA). El propósito es depurar el agua hasta un nivel de
carga contaminante que cumpla con lo estipulado en el
reglamento de vertidos y no se afecte negativamente el
medio circundante, ni sean los efluentes una amenaza
para las personas. Por ello, los desechos líquidos se
hacen pasar por varias etapas de tratamiento, previo a su
disposición final en el punto de evacuación.
2- El esquema de este sistema considera como
movimiento o flujo lo siguiente: desechos líquidos de la
residencia al tanque séptico (retención y tratamiento pri
mario), paso de fluidos por un filtro con material grueso
(piedra cuarta), y descarga a "zanjas" de filtrado para su
oxidación o contacto con el medio circundante (otra fase
en el tratamiento). Adicionalmente, también se puede
considerar la posibilidad de recoger esos efluentes trata
dos y realizar una evacuación a cauces cercanos; situa
ción que principalmente entraría a funcionar en época de
lluvia o de alta saturación.
3- Es necesario resaltar que lo propuesto con este
esquema de tratamiento para desechos líquidos se com
plementa con la evacuación periódica y disposición
correcta de lodos del tanque séptico y del filtro. Así
como, por líneas de evacuación de los gases que se for
men en cada una de las unidades, dirigiéndolos hacia el
techo de las casas o por zanjas preparadas para su filtra
do y purificación.
4- El tanque séptico prefabricado por Fibromuebles
S.A., se revisó con principios de ingeniería sanitaria, don
de se consideran los tipos de carga orgánica de origen
doméstico. Esta unidad es el tratamiento primario del
sistema, el cual de acuerdo con la referencia técnica uti
lizada se puede hacer notar la posibilidad de lograr una
eficiencia cercana al 70% en la remoción de la DBO. Este
criterio se basa en el aprovechamiento de la temperatura
cálida, casi constante a lo largo del año y que mejora la
eficacia del proceso, según las condiciones climáticas de
nuestro medio tropical.
plástica corrugada y flexible o dispositivo similar, a la sali
da del tanque séptico, antes de que los líquidos hagan su
ingreso a la siguiente etapa de tratamiento. Ese artefac
to tiene como propósito vigilar por el apropiado manejo
del programa para remoción de lodos del tanque séptico
que se propone, ya que sí no se cumple con lo indicado,
saldrán sólidos de los tanques y en este dispositivo fácil
mente se provocarán atascamientos.
6- El tratamiento secundario propuesto es un filtro
anaerobio, de flujo ascendente (FAFA). También prefabri
cado en plástico reforzado con fibra de vidrio. Dimensio
nado de forma tal que puede recibir diferentes flujos y
trabajar en los rangos técnicamente considerados, para
la retención hidráulica y velocidades de filtración propias
para este tipo de unidades. Su revisión se hizo bajo teo
rías específicas y valorando el volumen neto de agua, por
lo que las características o propiedades (pesos específi
cos, porosidad, etc.) del material filtrante son fundamen
tales. A esta sección de tratamiento secundario llegan
todos los líquidos con materia orgánica disuelta prove
niente del primer paso de tratamiento. Su capacidad
está probada en valores de eficiencia dentro del rango
70-80% adicional.
7- Alternativamente, al lado del FAFA se propone
colocar un pozo o registro, en un diámetro cercano a 0,60
m, para ser utilizado en el proceso de mantenimiento y
correspondiente evacuación de lodos. En ese sitio se
tendrá la válvula o dispositivo que permitirá la salida de
los lodos. Esa limpieza también se puede realizar con la
ayuda de la succión de equipos de bombeo extrayendo
material por la tubería que conduce los líquidos a la parte
inferior del FAFA.
8- Este diseño sanitario de 2 unidades considera la
determinación de los períodos apropiados para llevar a
cabo la limpieza del tanque séptico y del FAFA. Labor que
se propone sea ejecutada por una empresa privada dedi
cada a estos fines.
A CONTINUACIÓN SE PRESENTA ESQUEMÁTICAMEN
TE LA UBICACIÓN (EN PLANTA) DE ESAS UNIDADES DE
TRATAMIENTO.
5- Como medida de seguridad para el funciona
miento de todo este sistema combinado de tratamiento,
se recomienda la instalación de un "serpentín" en tubería
Tanques Sépticos Conceptos teóricos base y aplicaciones
41
12/5/12 1:56 PM
42
REVISIÓN DE LA CAPACIDAD SANITARIA DEL
TANQUE SÉPTICO PREFABRICADO
POR FIBROMUEBLES S.A.
A partir del método racional propuesto por D. Mara y
S. Sinnatamby para el diseño de tanques sépticos en cli
mas tropicales, a continuación se muestra como ejemplo
de cálculo la situación y valores para este tanque prefa
bricado atendiendo los desechos domésticos de una
vivienda habitada por 6 personas.
Se considera para los cálculos correspondientes, el
valor de caudal de desecho normalmente propuesto por el
mismo Ministerio de Salud.
Esto es: ==> caudal a utilizar en cálculos:
q = 216 lt/(per*día) x 0,75
= 162 lt/(per*día)
a) Volumen para sedimentación
∀s = 10-3 (P) (q) th = 0,972 m3
b) Volumen para digestión
∀d = (0,5)10-3 (P td) = 0,131 m3
c)
VOLUMEN DE LÍQUIDOS, EN EL TANQUE
FIBROMUEBLES, modelo SSI-02
= 1,525 m3
d)
Volumen para almacenamiento de lodos
digeridos
∀a = 1,525 – (0,131 + 0,972)
= 0,422 m3
e) Estimación del período para la remoción de lodos a partir de
∀a = 10-3 r P(n-(td/365))
n = (0,422/10-3 (40) 6) + 43,79/365
De esta manera se pueden realizar cálculos de revi
sión al funcionamiento de este tanque séptico prefabrica
do tomando en cuenta otras 2 situaciones:
i) Un caudal mayor al anteriormente utilizado. El cual
puede ser el mismo anterior, sin el factor de retorno.
Esto es,
q
=
216 lt/(per*día)
ii) Un caudal menor al inicialmente considerado en este
análisis y también posible en nuestro medio cuando se
instalan en las viviendas artefactos de bajo consumo de
agua (ABC’s = inodoros, regaderas y llaves ahorradoras
de agua, funcionando a caudales menores en compara
ción con dispositivos de tecnologías anteriores y dando el
mismo rendimiento de confort y servicio que siempre
demandan las personas). Esto es un valor a partir de la
dotación o suministro promedio de agua que se acostum
bra en el país de 250 litros por persona por día, conside
rando un factor de retorno del 75% y un ahorro por arte
factos de agua de por lo menos un 25%.
q
q
=
=
250 lt/(per*día) x 0,75 x 0,75
140 lt/(per*día)
Aplicando entonces la misma teoría de análisis, al
mismo modelo SSI-02 prefabricado, pero considerando
en ello los otros posibles conceptos sobre la magnitud
del caudal de descarga saliendo de las viviendas, es posi
ble presentar tablas para especificar el funcionamiento
de este tanque séptico y su utilización ante diferentes
condiciones. NÓTESE, que el funcionamiento menciona
do es relativo a los períodos estimados para la remoción
de los lodos procesados y almacenados. Son períodos
que obedecen a razones sanitarias de tratamiento de las
aguas contaminadas y no a una simple razón aritmética
lineal.
= 1,878 años = 22 meses.
Los cálculos anteriores pueden ser ajustados a los
diferentes criterios existentes en Costa Rica para deter
minar el valor correcto y correspondiente al caudal de
evacuación prevaleciente. Esta situación está en estre
cha relación con los caudales promedio reales de consu
mo de agua que se presentan con los diferentes grupos
o comunidades del país y sus esquemas de suministro y
control.
Tanques
Tanques Sépticos
Sépticos Conceptos
Conceptos teóricos
teóricos base
base y
y aplicaciones
aplicaciones
43
12/5/12 1:57 PM
A)
CONDICIONES PROMEDIO: caudal de retorno de 162 lt/(per-día)
(meses)
Tanque
Volumen Tl. de
líquidos (m3)
fibromuebles
B)
(4)
1,525
Cantidad de usuarios
(5)
(6)
61
38
22
(7)
12
CONDICIONES EXTREMAS: caudal de retorno de 216 lt/(per-día)
(meses)
Tanque
fibromuebles
C)
Volumen Tl. de
líquidos (m3)
(4)
(5)
(6)
1,525
44
22
6
CONDICIONES ECOLÓGICAS, CON AHORRADORES DE AGUA: caudal de retorno de 140 lt/(per-día)
(meses)
Tanque
fibromuebles
44
Volumen Tl. de
líquidos (m3)
1,525
(4)
(5)
(6)
(7)
67
44
29
18
(8)
10
45
46
REVISIÓN DE LA CAPACIDAD SANITARIA DEL
FILTRO ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (FAFA)
PREFABRICADO POR FIBROMUEBLES S.A.
Se utilizará como procedimiento de revisión para esta
unidad de tratamiento los conceptos establecidos por L.
Huisman sobre “upflow filtration”. Tomando en cuenta las
características granulométricas del material filtrante para
determinar el volumen cier to de agua a tratar y en consecuencia los tiempos hidráulicos de retención que para estos
casos se consideran rangos entre los límites de 6 y 12 horas de retención.
Estas unidades son cónicas, fabricadas en dos secciones, procurando una nervadura rigidizante de interconexión, con la que se aumenta su capacidad de sopor te a cargas laterales internas y externas. La pendiente de las paredes y la dirección del flujo se han dispuesto de tal manera
que evitan la formación de “cor to-circuitos” o líneas de flujo directas que en otros ar tefactos llegan a darse. Así se garantiza el paso de todas las par tículas a través del medio filtrante, dándose el tratamiento pretendido en forma completa.
Recipiente: 0,89 m = diámetro superior;
0,61 m = diámetro inferior;
1,60 m = altura total
MATERIAL FILTRANTE:
piedra cuar ta:
(60%; h=0,74 m)
piedra cuar tilla:
(40%; h= 0,50 m)
- medio filtrante
Volumen total (m3)
0,530
Volumen solo agua (m3)
(0,318) 0,45 = 0,143
(0,212) 0,43 = 0,091
∀mf = 0,234 m3
∀al = 0,061 m3
∀ad = 0,025 m3
-agua libre arriba:
-agua ducto de entrada:
ENTONCES:
Volumen total de agua a filtrar
∀mf
0,234 m3
∀al
0,061 m3
∀ad
0,025 m3
total
0,320 m3
• Determinación del tiempo de retención hidráulica para las condiciones en revisión:
• Cantidad total de agua llegando al filtro. Para el caso de una vivienda habitada por 6 personas y dadas condiciones promedio de evacuación de desechos líquidos, a
par tir del caudal de retorno de 162 lt/(per-día) se tiene: q
= 972 l/día = 0,972 m3/día.
• Determinación del volumen de agua a filtrar. Se
hace el análisis considerando tres etapas: aquella definida
por los espacios vacíos entre el medio filtrante (ruta del flujo), el líquido libre después del medio filtrante y el volumen
de líquido definido por el ducto que sopor ta al medio filtrante.
TRH = 0,320 * 24/0,972
= 7,9 horas. > 6 y < 12 ===> OK.
• Resistencia al flujo de la capa filtrante utilizada
Hm 0,461 (0,55) 0,74 =
0,188 m
0,446 (0,57) 0,50 =
0,127 m
total = 0,315 m
Carga hidráulica propuesta
≤0,50m
47
AplicandoentonceslosmismoscriteriosanteriorespararevisarestemodelodeFAFAprefabricado,conunmediofiltrantecombinado(60%piedracuartay40%piedracuartilla)anteotrascondicionesdecaudalycantidaddeusuarios,
seobtiene:
A) CONDICIONESPROMEDIO:caudalderetornode162lt/(per-día)
n
4
q
0,648
TRH
11,85
5
6
7
8
personas
0,810
0,972
1,134
1,296
m3/día
9,48
7,90
6,77
5,93
horas
personas
B) CONDICIONESEXTREMAS:caudalderetornode216lt/(per-día)
n
4
5
6
7
8
q
0,864
1,080
1,296
1,512
1,728
8,89
7,11
5,93
5,08
4,44
TRH
m3/día
horas
C) CONDICIONESECOLÓGICAS,CONAHORRADORESDEAGUA:caudalderetornode140lt/(per-día)
n
4
q
0,560
TRH
48
5
6
0,700 0,840
13,7110,97
9,14
7
8
personas
0,980
1,120
m3/día
7,84
6,86
horas
49
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
limpieza.
Tanque séptico
1) Debe realizarse mantenimiento preventivo para
estesistemamediantelainspecciónperiódicadeltanque
séptico.Estoseharáatravésdelosregistrosquesedejanenlatapasuperior.Porahíesposiblemedirlacantidaddelodosacumuladosenelfondodeltanque;introduciendoporlasT'sinstaladasunavaraconunpedazodetelaomechasatadasensuextremo.Enformasemejantey
porlosmismosorificiossepuedeinspeccionarelespesor
de la capa de natas. Esta actividad debe ejecutarse, al
menos,unavezalaño.
2) Sepuedecolocaralasalidadeltanque,un"serpentín"fabricadocontuberíaplásticacorrugadayflexible,
conlaintencióndequeseaunaválvuladeseguridad.Se
pretende que si la inspección al tanque séptico es deficienteyporconsecuencianosehacenlaslimpiezasrequeridas,existaunelementoqueseobstruyaeimpidaelpaso
desólidoshacialosfiltros.Deestaformafísica,seestaríareclamandopormejorestrabajosdemantenimientoen
eltanque.
PeríodosdeLimpieza
DE ACUERDO CON POBLACIÓN QUE HAGA USO
DE ESTA UNIDAD PREFABRICADA
3) Debehacerselalimpiezadeltanquesépticoalfinal
delperíododediseñoocomoconsecuenciaaunainspección
previaqueindiquelanecesidaddellevaracabotalfunción
anticipadamente.Estoescuandolasnatasoloslodosestén
muycercadelabocadelaTdesalida.
4) Debenrealizarselaslimpiezasenelperíodosecoo
denolluviasdelazona.Debenextraerseloslodososólidos
depositadosenelfondodeltanqueylasnatasqueflotan.Esto en forma manual puede ser realizado por dos personas,
conlasprecaucionesyproteccionesdelcaso.
NUNCA SE EXTRAE LA TOTALIDAD DEL CONTENIDO DE
UN TANQUE. DEBE DEJARSE POR LO MENOS UN 20 % DE
SU CONTENIDO PARA LA REACTIVACIÓN 0 CONTINUIDAD
BIOLÓGICA DEL TRATAMIENTO.
Filtro anaerobio de flujo ascendente
1) Deberevisarseperiódicamenteelregistrodeentrada,despuésdelosprimerosseismesesdefuncionamiento.
Debe observarse la forma como se mantiene el nivel de
aguasocomoéstevabajando,ysurelaciónrespectoalniveldelasaguassaliendo.Ladiferenciadeesosniveles,entreelaguaeneltuboverticaldelaentradayelaguaalasalida,nopuedesermayora50cm.Alllegarseaunamedida
cercanaconesevalorseprocederáarealizarlaslaboresde
50
Un año = período máximo entre limpiezas
2) Lalimpiezaseiniciaalremovereldispositivodispuestocomoválvulafísica,(consistenteenunnipledetuberíacontapónsuperiorintroducidoenuncodo;nipleque
estáahímetidoapresión,sinpegamento).Estemecanismo al funcionar, aprovecha las diferencias de nivel del líquido;asíloslodossonarrastradosysalenporlaaberturainferiorysonconducidosalregistroorecipientedejandoconesefin.
3) Seproponeutilizarmanguerasconaguaapresión
introduciéndolas,porlaentradaoregistroenlalíneadeingresoalFAFA,hastalaparteinferiordelfiltro.Deestamanera,conlainyeccióndeaguaseremoverándemejormaneraloslodosquesedepositenenlacámarainferiordeentrada,hacialasalidaprevistaenelfondo.Esoslíquidosylodossedebenrecoger,encadaunodelospozosparaevacuacióndeellos,construidosalladodelosFAFAS.Esoslodosdeberánserrecogidosconmanguerasybombas,enforma semejante a como se recogerán los lodos del tanque
séptico.
4) Otro procedimiento a aplicar para las labores de
limpiezayremocióndelodos,podráseguirsehaciendouso
solodelaentrada(alcolocarlaen100mm)oregistroque
sedejaenlalíneadeingreso.Deestaotramanera,seintroduciráporahílamangueradesuccióndelabombaque
seutiliceyseextraeránloslodosacumulados.
5) Duranteesteprocesodelimpiezatambiénesposiblepracticarunretrolavadoenprocuradelimpiarodescongestionarmoderadamenteelmaterialfiltrante.Estoselogra echando agua por la parte superior y permitiendo que
esaaguaporgravedadsemuevahaciaabajo,dirigiéndose
haciaelmismopuntoinferiorpreparadoparaevacuarlodos.
Estaaguaalllegaralpuntodeevacuación,nosedebetirar,
sinoquepodríaserbombeadahastaeltanqueséptico,porquearrastrará"pelotas"dematerialbacteriano,desarrolladoenelmediofiltrante.Alternativamenteesaaguatambién
podrállevarsealsitiodefinidoparaeltratamientoposterior
odemaduraciónfinalquesedebellevaracaboparaloslodospreviamenteevacuados.Elretrolavadodebesermoderado,porquenosequierelimpiarcompletamentealmaterial
filtrante.
6) Ante posibles fallas en los filtros o necesidades
demantenimientototal,unaprevisiónaconsideraresque
estainstalacióndeFAFASestéprovistadelíneasalternas
de evacuación directa, mismas que son conocidas como
conductos"by-pass";formadosporválvulasytubosadicionales.
PROBLEMAS Y POSIBLES SOLUCIONES
Problema
Sugerencia
Olores cerca del tanque séptico
Es necesario revisar dos detalles. Uno alrededor de la zona
donde está ubicado el tanque, para verificar si las tapas de
los registros del tanque están bien colocadas. Otro de los aspectos a verificar se refiere al apropiado funcionamiento de
la línea de ventilación o chimenea que debió haberse colocado en las tuberías de evacuación, en la vivienda.
Derrames alrededor del tanque séptico
Se ha recomendado la colocación de un dispositivo provocador de atascamientos a la salida del tanque séptico, útil para recordar a los usuarios la importancia de realizar limpiezas periódicas. Entonces, lo primero que se debe hacer es
revisar ese dispositivo. Si la obstrucción se encuentra ahí, se
procede a revisar y limpiar el tanque. Luego, se limpia la
manguera del dispositivo de seguridad y se vuelve a colocar
en su sitio.
Derrames de aguas de tanques
u otra unidad de tratamiento
Todos los derrames que se provoquen deben lavarse con
agua limpia. Es requerido definir las áreas de trabajo y alejar de esos sitios a las personas que no tienen que ver con
las labores de limpieza. Y las personas que realicen tales actividades deben lavarse muy bien con agua y jabón.
Derrames a la entrada de la
cámara de filtrado
Ante una situación como ésta, es posible que existan obstrucciones en el sistema de filtrado, entonces deben revisarse los puntos de registro u observación a la entrada y salida
del filtro. Es necesario verificar los niveles del agua a la entrada y salida, comparando tal medida con la carga hidráulica de 50 cm, propuesta. Si esa carga o altura de agua es
mayor a 25 cm y se mantiene por largo tiempo, debe procederse a la limpieza inmediata del filtro.
El filtro está obstruido
Ésta es una situación extrema, pero de suceder, podrán utilizarse las líneas de evacuación o de emergencia, definidas
como "by-pass". Se abrirán las válvulas para la desviación,
colocadas antes de la entrada al filtro y se cerrarán las colocadas a la entrada y a la salida del filtro. Dirigiéndose las
aguas provenientes del tanque séptico directamente hasta
la zona de evacuación.
Olores en la zona del filtro
Los filtros deben ser unidades a construir en forma cerrada.
Sin embargo, es posible que por las losas superiores o las
tapas de los registros salgan algunos gases, por descuido.
Es necesario verificar si cada una de las tapas o losas tienen
el apropiado sello elástico (puede ser una pasta como la utilizada para tapar goteras). De no existir, es necesario colocar más pasta u otro material de sello. Otra razón, para que
se den olores en esa zona, puede suceder cuando la línea
para la conducción de gases, de esos tanques esté obstruida o haya sufrido alguna rotura. Entonces, se debe proceder
revisando cada una de las uniones y cada uno de los tramos
de tubería, principalmente los expuestos.
51
52
ANEXO No.5
Respuesta a preguntas más frecuentes
53
RESPUESTA A PREGUNTAS MÁS FRECUENTES
¿Un tanque séptico se puede usar en cualquier
lote?
No se puede utilizar en cualquier lote. Es necesario cumplir con varios detalles antes de definir el uso de
esta técnica sanitaria. Los requisitos previos son contar
con un sistema de abastecimiento de agua permanente y
tener un terreno con disponibilidad de espacio para colocar el sistema de infiltración. Lo fundamental para definir el uso de un tanque séptico es verificar si el terreno
disponible tiene capacidad para absorber el agua que se
le estará cargando y si el agua subterránea se encuentra
por lo menos a 2,0 m más abajo, del fondo, del sistema
de filtración que se vaya a utilizar. Esta técnica pretende
quitarle contaminantes al agua y dejarlos en sus diferentes formas (en el fondo o flotando) en el tanque, para que
ahí con el tiempo de retención se den procesos de biodegradación. Pero, en el tanque no se quita todo, por lo que
la disposición siguiente que se haga del agua que sale es
muy impor tante.
¿Por qué los tanques sépticos deben ser impermeables?
Es necesario que los tanques sean impermeables
para que las aguas que en él se encuentran no se salgan
y vayan a contaminar el medio donde se ubiquen. Y porque, no le deben entrar otras aguas ya que estarían alterando el proceso de tratamiento. También es impor tante
que sean impermeables porque dados los compuestos
orgánicos del agua si ésta se sale al atravesar paredes,
se pueden dañar los materiales con los que se construyó
o fabricó el tanque.
¿Cómo se logra impermeabilizar un tanque?
Si el tanque se construye con concreto a este se le
pueden agregar cier tos aditivos que aumentan la trabajabilidad de la mezcla y hacen que el concreto sea más
denso y en consecuencia menos permeable. Al utilizar
bloques de concreto, también es apropiado utilizar aditivos en los mor teros de pega, así como realizar repellos y
revestimientos que cubran bien e impidan el paso del
agua. Otra forma de lograr el objetivo de impermeabilizar
es utilizando tanques en otros materiales, como el plástico.
¿Es necesario pintar los tanques por dentro?, y
con qué?
Es apropiado para evitar el deterioro del cemento y
el posterior colapso de la estructura. Cuando se ha construido un tanque en concreto o con bloques, luego de haber asegurado las condiciones de impermeabilidad, también es apropiado colocar pinturas o productos que protejan al cemento del ataque que pueden provocar la aci-
54
dez y el contenido de sulfatos de las aguas en tratamiento. Existen pinturas bituminosas y productos epóxicos
que cumplen con este propósito.
¿La entrada de las aguas a un tanque séptico se
hace colocando un codo o se deja la caída libre
del chorro?
De ninguna de esas formas. La entrada a un tanque séptico debe contar con una “pantalla” o barrera de
entrada para que por medio de ella se reduzca la velocidad del agua al ingresar y se facilite el proceso de sedimentación pretendido. Además, al “acomodar” de esa
manera el ingreso del agua no se per turban las capas de
grasas que poco a poco se han estado formando sobre
los líquidos acumulados.
¿La entrada de aguas al tanque puede estar a la
par de la salida?
Eso no es correcto. El fenómeno físico que sucede
en el tanque es el de sedimentación, consistente en la
caída de la materia según su peso. En las par tes iniciales o de entrada, caen las par tículas pesadas y de esa
manera las menos pesadas viajan otros trayectos y poco
a poco, se van precipitando para también llegar al fondo.
Por esos principios, lo correcto es que la entrada se ubique por un extremo y la salida se encuentre en el extremo opuesto. La condición más eficiente se logra con una
forma rectangular de los tanques (relación ancho:largo
de 1:3), entre más largos, mayor es la cantidad de par tículas o de materia orgánica retenida.
¿Es más eficiente un tanque con paredes internas
que lo dividen en 2 compar timentos o más?
Sí. Varios estudios que al respecto se han realizado demuestran que la eficiencia de remoción de materia orgánica aumenta cuando para volúmenes y dimensiones semejantes uno de los tanques tiene dos o tres
compar timentos en comparación con el que no tiene divisiones. Sin embargo, esos mismos estudios establecen un desbalance económico significativo al comparar
lo pequeño de la variación porcentual de la eficiencia
de remoción ganada contra la variación porcentual que
representa el costo adicional de construcción de esa
pared intermedia. En otras palabras: sí se mejora en
funcionamiento, pero la magnitud de esa mejoría es
muy pequeña al analizar el costo que representan más
etapas de construcción. Se insiste que lo apropiado es
mantener esa relación ancho:largo de 1:3.
¿Por qué después de que se limpia se llena tan rápido un tanque séptico?
Para explicar esto es necesario entender la forma
de cómo se llenan los tanques. Los tanques siempre funcionan llenos; por ello si le entran 6 litros saldrán 6 litros
hacia los sitios de infiltración o ver tido. Tienen un nivel
máximo de líquidos, definido por la altura a la que está
colocada la tubería de salida. Entonces, después de haber realizado una limpieza se recupera ese nivel, las grasas que sigan entrando se colocan en la par te superior y
las par tículas más pesadas se van al fondo. De esa manera, siempre están llenos de líquidos, pero no con lodos
en niveles que demanden otra limpieza. El proceso de
limpieza se realizará otra vez cuando el nivel de las grasas ha bajado mucho o cuando los sedimentos acumulados están muy altos y están amenazando con salirse
pronto por el dispositivo de salida.
¿Al limpiar un tanque séptico se le debe extraer
todo lo que contiene y se deben desinfectar?
Ninguna de las dos cosas. Esto porque en el tanque, además del proceso físico de sedimentación, se lleva a cabo el proceso microbiológico de biodigestión anaerobia, el cual se lleva a cabo con la par ticipación de bacterias. Razón por la que cuando se limpia el tanque es
conveniente dejar al menos un 20% de su contenido (antes de extraer los lodos se hizo un mezclado para uniformar, dadas las edades y la calidad de los materiales en
el tanque) para que queden bacterias activas y las mismas puedan seguir trabajando en la descomposición de
la materia orgánica que le seguirá llegando. Por esa misma razón, la práctica que algunos “limpia tanques” utilizan de lavar y utilizar cloro para desinfectar NO es correcta.
¿Es mejor tener un tanque séptico que se deba limpiar cada 10 años o en períodos aún mayores?
Eso de mejor en realidad depende. La inversión inicial por supuesto que será mayor, dado que significa volúmenes más grandes por almacenar, demandando
obras más grandes por construir. Y se podría pensar que
de todas maneras tiene la ventaja de no tener que estar
atendiendo el sistema con mucha frecuencia. Lo hacemos y nos olvidamos de él. Sin embargo, entendiendo un
poco sobre los fenómenos que suceden, donde la materia se transforma, no se destruye, es apropiado analizar
un poco lo que pasa dentro del tanque. El oxígeno, el carbón, y otros elementos se desprenden como gases en el
proceso de estabilización de la materia y otros elementos
como el hierro o el calcio que también están en los desechos, se estarán quedando en forma sólida dentro del
tanque. Esos elementos son par te del “lodillo” que se
queda en el fondo como resultado del proceso de mineralización. Ese es un material que por su origen y consis-
tencia es posible que igualmente se “endurezca”. Entonces, tener un tanque muy grande puede ser ventajoso,
sin embargo, puede que por no darle mantenimiento durante períodos “muy” largos, se esté más bien logrando
un residuo “petrificado” que igualmente reduce la capacidad real para el funcionamiento eficiente de esta técnica.
¿Qué se hace con los lodos extraídos de un tanque
séptico?
Una cosa es lo que se ha venido haciendo y otra, es
lo que se debería hacer. Por lo general, las personas y
empresas que extraen lodos de tanques sépticos no le
están dando ningún tratamiento posterior a esa materia.
Y esto es un problema, porque de los tanques extraen
material depositado ahí desde hace varios años y que se
encuentra ya mineralizado (descompuesto en sus par tes,
simplificado al máximo, ya iner te), así como también material “fresco” depositado en el tanque el día anterior o
durante ese mismo día de la extracción. Por ello, lo correcto es contar con otras etapas de tratamiento como lo
es un biodigestor, y sitios donde se sequen los lodos y
donde se disponga correctamente del material ya seco y
estabilizado.
¿Por qué una alcantarilla no sir ve como tanque
séptico?
Existen varias razones. La distancia entre la entrada
y la salida es muy cor ta, por lo que la cantidad de materia que se va a remover por sedimentación es muy poca.
La profundidad de líquidos es también muy cor ta, por lo
que las acciones también de sedimentación tienen dificultades para suceder, el volumen para el almacenamiento de lodos es muy reducido por lo que se tendrá
que limpiar con mucha frecuencia y las acciones de biodigestión estarán permanentemente per turbadas. No
sedimenta suficiente, ni se logra el tiempo de retención
apropiado. Además, por ser de concreto descubier to, en
la mayoría de los casos, se agrega el riesgo de que no
sean impermeables, y sean atacadas por la acidez y sulfatos contenidos/formados en las aguas, en evacuación.
¿Por dónde deben salir los gases que se forman en
un tanque séptico?
Al ser el proceso de biodigestión anaerobio, los gases que se forman tienen olores no muy agradables.
Siendo esa la razón básica para que esos gases se deban
evacuar hacia sitios que estén lejos de la nariz de las personas. Se ha acostumbrado colocar directamente sobre
la “tapa del tanque”, tubos ver ticales para esa extracción
de gases; sin embargo, se quiebran y el agujero termina
siendo taponeado. Por esa razón y por la también formación de gases en las tuberías que evacúan las aguas usadas de las viviendas, lo más conveniente es evacuar esos
55
gasespormediode“chimeneas”colocadasenlasviviendas.Esaschimeneasotuberíasdeventilaciónsecolocanenlospuntosmásaltosdelaslíneasdeevacuación
y se levantan hasta los techos. Los gases del tanque
puedensaliratravésdelapartesuperiordela“T”deentradahacialosductosqueevacúanlasaguasyporahí
hastalasventilacionesverticalesyhaciaeltecho.
¿Es apropiado colocar un sifón a la entrada del tanque séptico?
No,porqueseestaríaimpidiendolaevacuaciónde
gasesdeltanquehacialaslíneasdeventilaciónexistentesenlacasa.Resultaquelacostumbredecolocarun
sifónantesdellegaraltanquesépticovienedelasindicacionesexistentesdecolocaresosdispositivosalasalidadelascasasqueseconectanaunareddealcantarilladosanitario.Paraesosotroscasossiesmuyimportante colocar los sifones ya que ellos, en esa posición,
evitanquelaviviendaseconviertaenlaventilacióndel
sistemamunicipal.
¿Se pueden colocar las aguas del baño y de la cocina en el tanque séptico o se mandan directo a los
drenajes?
Locorrectoesdarletratamientoatodaslasaguas
usadas;esnecesariodevolverlealanaturalezaelagua
enlasmejorescondicionesposibles.Porestarazón,si
setiranesasllamadasaguasjabonosasoaguasgrises
directamente a los drenajes, no se está dando ningún
tratamientoyelimpactoaocasionartiendeasernegativo. Porque se están mandando pelos, desechos de jabón,grasasdelcuerpo,sobrosdecomida,etc.alsuelo.
Entonces,síesapropiadoenviartodaslasaguassaliendodeunaviviendaaltanqueséptico.Yesasituaciónque
sepodríaasumircomodeaguaadicionalseestaráconsiderandodentrodeloscálculosquesehacenparadeterminar el volumen del tanque y se valore de acuerdo
conlacantidaddepersonasqueestaráncontribuyendo
aesesistema.Lasaguasquedefinitivamentenosedebendescargarenestostanquessonlasaguasdelluvia.
¿Es correcto tirar los papeles en la taza del inodoro?
Esa práctica no es correcta. Menos cuando aplicamoselcriteriodequeentremenoscosassele“echen”
alaguamenoscantidaddecosasdebenserremovidas
porlossistemasdetratamiento.Deestamaneraentendemos que los papeles “usados”, toallas sanitarias,
preservativos, envolturas de jabón, etc. son desechos
sólidos, por lo que deben ser tratados como tales. Lo
apropiadoescontarconunbasurerocontapa enelcuartodebaño.Esmuyconvenientequetengatapaparaque
laspersonasnoseresistanporpenaoasco,atirarahí
lascosasyparaquenosemetaninsectos.
56
¿El funcionamiento de “los gusanos” del tanque se
afecta por el uso de cloro para lavar la ropa o
desinfectar los inodoros?
Sobreestasituaciónesnecesariorevisarverdaderamenteloshábitosquesetienenrespectoalusodelcloro.Enrealidadenlascasassíseusacloroconelpropósitodeblanquearlaropaydedesinfectaralgunaspiezas
sanitariasdelacasa,perotambiénesciertoquelascantidadesutilizadasnosonmuygrandes.Enunafamilia,
normalmentenoseusamásdeuncuartodelitrodecloroporsemana,estoenprimerlugar.Eseesunvolumen
quecomparadoconlos1000ó1500litrosqueenpromedio debería tener un tanque séptico, resulta ser
0,025%ó0,017%delcontenidototal.Yensegundolugar, se tiene que el cloro comercial utilizado es de muy
bajaconcentracióncuyoefectodesinfectanteydedegradacióndelmismosevadandoenelcaminohaciaeltanqueporloquealllegarahí,noafectasignificativamente
lavidamicrobiológicaqueahísetiene.
¿Es mejor hacer la prueba de infiltración/percolación en verano?
Estapreguntaesinteresanteymuestraunaactitud
generalizada de que siempre debemos “pasar” o ganar
lascosas,porqueloimportanteesmostrarleunresultadoaunaoficinayobtenerlospermisosquesepuedan
estarbuscando.Enrealidadesapruebasedebehacer
paraconocerdealgunamaneralacapacidadparaabsorberquetieneelterrenodondeseubicaráelsistemade
infiltración.Esunapruebaquesehaceendosdíasdiferentes, con el propósito de realizar durante el primero
una etapa responsable de saturación del suelo, continuandoaldíasiguienteconelagregadodeaguaylaverificacióndelcomportamientodelsuelosaturadorespectoalaentradadeaguaadicional.Así,yaseaqueesta
prueba se haga en época seca o de lluvia, el procedimiento pretende tomar las lecturas para caracterizar el
sitio en condiciones de suelo saturado. Porque de esa
forma,estarátrabajandoelsistemadeinfiltraciónquese
utilice,yaquepormediodelcual,elsuelodebesercapaz
derecibirelaguausadaporlafamiliayqueseleestará
descargandotodoslosdías,lluevaono.
¿Cuál es la longitud de drenaje que se requiere para una casa con 5 personas?
Darunarespuestasinlosresultadosdeunapruebadeinfiltraciónesirresponsable.Porqueparaunarespuestaapropiadaesnecesariotenerunpocomásdeinformación sobre el terreno. Existen diferentes tipos de
suelosyenconsecuenciadiferentescomportamientosde
ellosantelatransmisiónoabsorcióndelagua,pudiendo
inclusocambiardeunloteaotro.Anteestasrazones,es
posiblequelarecetaseadiferenteparatodosloscasos,
porloquedarsolounadeterminadalongitudcomores-
puestaaunapreguntacomoéstaNOescorrecto.Cada
proyectoesuncasoenespecífico,dondelocorrectoes
considerarelvolumendiariototaldeaguaqueproducela
viviendaycompararesedatoconlacapacidadovelocidaddeabsorciónquetengaelterreno.Apartirdeesa
comparaciónsehacencálculospormediodelosquese
estimaconmejorcriteriolalongitudverdaderarequerida.
¿Los drenajes funcionan mejor acomodando la piedra bruta como para permitir la formación de canalitos para el paso del agua?
No.Enrealidadlosdrenajestambiénpuedenservir
comounaetapamásenelprocesodetratamientoodepuracióndelagua.Esnecesarioentenderquedeltanque
aúnsalemateriaorgánicadisuelta,lacualpuedeserremovidaenotragranpartesienlaspiedrasdeldrenajese
desarrollanbacterias.Entonces,loapropiadoescontar
conlamayorcantidaddesuperficeespecíficaparalograr
lamayorcantidaddebacteriasadheridas.Yesoselogra
contamañospequeñosdepiedraporquedeesamanera
tambiénsereducenlosvacíosentrepiedraypiedra;lo
quenosucedeconla“piedrabruta”.Poresasrazones,
noserequieredecanalitosparaqueelaguasolamente
pase,ysededucequelaspiedraseneldrenajesoloson
unafaseintermediaparahacerllegarelaguaalasprofundidadesdelsuelo,porloquesedebesacarelmejor
provechoposiblealprocurarlaexistenciadebacterias.
¿Cómo pueden beneficiar plantas (matas) de un
jardín en el proceso de tratamiento que puede brindar un tanque séptico?
Hoyendíasedicequelostanquessépticosnosirvenporqueestántransfiriendograncantidaddenutrientesalsubsueloyenconsecuenciaestáncontaminando
concompuestosdeNitrógenoydeFósforolasaguassubterráneas.Yesoescierto,dadalacantidadyaltaconcentraciónquedeestatécnicasepudieratenerendeterminadosterritorios.Sinembargo,lossistemasdetanque
sépticopuedensermejoradosalrespectocomosemejoranotrossistemasdetratamiento.Dentrodelasposibilidades existentes y siempre pretendiendo utilizar sistemas sencillos, apropiados a condiciones tropicales, es
viableintroduciresasmejorasenlazonadelosdrenajes.
Alrespecto,yasehanprobadoenotrospaísessistemas
conocidos como biofiltros o humedales, donde en “camas”depiedrasepasanhorizontalmenteloslíquidossaliendodetanquessépticosyahísehansembradoplantasopastosderaíceslargas,paraquesealimentencon
elNitrógenoyFósforoquepudieraestarviajandoenesas
aguas.
¿Se deben colocar plásticos sobre la piedra de los
drenajes?
No,porqueseestaríanimpidiendovariosprocesos.
Unodeelloseslasalidadelosgasesqueproduciríanlas
bacteriasadheridasalaspiedrasconsumetabolismoal
procesarlamateriaorgánicadisueltaqueporahípasay
otroeseldeevapotranspiraciónquesucedeconlaparticipacióndelsol.Adicionalmente,conelplásticoahícolocadoylaaccióndelsol,seestaráaumentandolatemperaturainterna,provocándoseunefecto“invernadero”sobre las piedras y ocasionando la “muerte” o inhabilitacióndelasbacterias.
¿Se pueden construir “planches” de concreto sobre los drenajes?
Sí, pero debe tenerse claro ese detalle desde el
principio.Cuandoseestánhaciendoloscálculosparadeterminar la longitud de drenaje requerida a partir de la
capacidad de absorción que tenga el suelo, es posible
considerarfactoresdondeseestablecelacoberturaque
tendráeldrenajesobreél.Ahora,sielsistemadeinfiltraciónestácubiertoconconcreto,laevapotranspiracióny
laparticipacióndebacteriasyanofuncionarácomodeberíasuceder.Porloqueelfuncionamientodelsistema
depercolaciónserásololaabsorcióndelsueloylasuperficiedeinfiltracióntotalrequerida,porsupuestoserámayor con cobertura que sin cobertura. Es un error grave
colocarelplanchesobresistemasquesecalcularonparafuncionarsinningúntipodecobertura.
¿Es posible utilizar solo pozos de absorción para filtrar el agua que sale de un tanque séptico?
Sí, porque si el sistema de tratamiento de tanque
sépticorequierequeelsuelotengacapacidaddeabsorber
elaguayesacapacidadexisteenlosdiferentesestratos
delsueloquepodríaatravesarunpozodeabsorción,entonces,esnadamásasuntodecalcularlasdimensiones
apropiadasyconstruirlocomocorresponde.Sinembargo,
enCostaRicaelMinisteriodeSaludhaestablecidocomo
criterioqueunpozodeabsorciónsolosepuedeutilizarsi
éstesustituyeun30%delalongituddezanjasrequeridas
enuncampodeinfiltración.Ahora,debetambiénentendersequealutilizarpozosdeabsorciónyanosetendrán
losprocesosdeevapotranspiración,nilospasosdetratamiento adicional para la remoción de materia orgánica
quepodríanhacerlasbacteriasadheridasalaspiedrasde
drenajessuperficiales.
¿Al usar dos unidades de tratamiento, como en el
caso del tanque séptico mejorado, se requiere menor longitud de drenaje?
No.Elprocesodetratamientoserealizaparaelvolumentotaldeaguaqueproducelaviviendaosituación
que se esté atendiendo. Toda el agua producida pasa
porcadaunadelasunidadesdetratamiento.Esteotro
conceptodetratamientoesunamejoríaenlacalidaddel
aguatratada,lacualalentrarencontactoconelmedio
dondesedescargue,provocaráunefectosanitarionegativodemenorcalibrequeaquelproducidoporesemismo
57
volumendeagua,alhaceresadescargadespuésdesolo
un paso de tratamiento. Es una reducción de contaminantesnodevolúmenes.Anteestecriterio,esamodalidadsehapropuestoenvariospaísesparautilizarseen
condicionesdesuelosmuyarcillososoensuelosconlos
nivelesfreáticosdeaguamuyaltos.
¿Cuándo un terreno se inunda es mejor utilizar alcantarillado y una planta de tratamiento porque los
tanques sépticos no sir ven?
Eso no es cierto, en esas condiciones ninguno es
mejorqueelotro.Porquealinundarseunterreno,ningúnsistemaquesepretendeestétrabajandoporgravedad(sinlaaccióndeequiposdebombeo)vaafuncionar.
Elpasodeaguaaltanquesépticoydeahíaldrenajeo
deltanquesépticohaciaotraunidaddetratamientoyal
drenaje,sucederásiysolosí,elsistemaestásobrelosnivelesdeaguaprevalecientesenelterreno.Sucediendo
lomismoconunalcantarillado.Elaguacorreráporlas
alcantarillashastalaplantadetratamientosicadauna
delasestructurasquecomponeneseotrosistemanoestánsumergidas.
58
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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-
Apuntes de experiencia de campo y trabajos experimentales. CIVCO-ITCR. E. Rosales.
59
60
Tel: (506) 2550-2309 • [email protected]

tanques sépticos conceptos teóricos base y

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