Sustitución de un Sistema Sanitario de Tanque Séptico por un Sistema Sanitario por Vacío Francisco J. Collazo Corretjer Maestría en Ingeniería en Ingeniería Civil Carlos González, Ph.D Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad Politécnica de Puerto Rico Resumen ⎯ Este artículo presenta un análisis alto, necesidad de sistemas de desagüe de las sobre un proyecto existente en el cual se está trincheras, malas condiciones de suelo que requiere considerando sustituir un sistema sanitario de pozo sistemas de estabilización de suelo. séptico por un sistema sanitario por vacío debido a El Sistema de tanques sépticos es una la contaminación y situaciones que afectan el área. alternativa sencilla y económica para el tratamiento Ambos sistemas son diferentes en diseño, de las aguas residuales de origen doméstico, construcción y funcionamiento. Estos sistemas utilizando un tanque séptico y tratamientos fueron evaluados bajo condiciones similares para complementarios. Un tanque séptico es un comparar costos, ventajas y desventajas para el recipiente o cámara cerrada en donde se depositan medio ambiente. Se demostró que el sistema temporalmente las aguas residuales provenientes de sanitario por vacío es más conveniente bajo las una casa, de un conjunto residencial o de condiciones de topografía con pendientes bajas, instituciones como escuelas, hoteles, etc. El sistema cantidades de roca excesiva, nivel freático alto y puede diseñarse con uno, dos o más tanques beneficia al medio ambiente en el área. conectados entre sí adecuadamente según las Términos Claves ⎯ Sanitario, Séptico, Vacío, necesidades de cada caso. Estas aguas residuales son transportadas directamente al terreno que Medio Ambiente. causan problemas ambientales. Además existen I tanques sépticos que su mantenimiento tiene que NTRODUCCIÓN ser periódicamente. Los sistemas de recolección de las aguas Existen sectores donde las condiciones del residuales que se instalan en Puerto Rico, tienden a terreno dificultan la construcción de los sistemas de ser sistemas que aprovechan la gravedad por su gravedad y optan por instalar pozos sépticos, pero simplicidad en su operación y de bajo costo en su la realidad es que tiene sus desventajas. Debido a mantenimiento. En aquellos casos donde no es esto se está comenzando a implementar los sistemas posible utilizar la gravedad para transportar las de recolección de aguas usadas por vacío o succión. aguas residuales, se construyen estaciones de En la Figura 1, se observa la comparación y bombeo como estructura complementaria a la red diferencia en profundidad del sistema sanitario por de recolección para transportar estas aguas y vacío y el de gravedad donde las excavaciones del conducirlas hacia la planta de tratamiento y/o punto sistema de gravedad son excesivas. de disposición final. Por otro lado existen casos en Los sistemas sanitarios por vacío son una los que no es posible construir un sistema de alternativa a los sistemas tradicionales, ya que sanitario por gravedad y optan por instalar un proveen la posibilidad de instalar y construir en sistema de pozo séptico. La construcción de los aquellos lugares donde no se habían considerado sistemas de gravedad en sectores bajos presenta debido a complejidades en la construcción. Los complejidades durante el proceso. Entre estas sistemas sanitarios por vacío representan una complejidades se encuentran: la necesidad de alternativa requiriendo excavaciones menos excavaciones profundas donde el nivel freático es profundas, reduciendo así los costos asociados a excavaciones, desaguado de trincheras, debe ser seleccionado considerando su facilidad de estabilización del terreno y tiempo de construcción. diseño, construcción, el tiempo requerido de construcción y efecto de la construcción en los residentes de la comunidad. Descripción Este artículo analiza y considera la sustitución de un sistema sanitario de tanque séptico por un sistema sanitario por vacio debido a la contaminación ambiental y situaciones que afectan el área. Se discute como las condiciones del lugar Figura 1 Perfil de Terreno de Sistemas de Gravedad donde existe el sistema de pozo séptico está Vs. Sistema de Vacío afectando el ambiente y el terreno. Además, se analiza cual de los sistemas es el más recomendable El sistema de alcantarillado por vacío se debe en base a eficiencia, mantenimiento y cuidado aplicar luego de haber evaluado técnicamente que ambiental. Se desarrolla el diseño del sistema no es viable la utilizar pozos sépticos y que no es sanitario de vacío en el proyecto existente. Se posible la construcción del sistema de alcantarillado provee las ventajas y desventajas de cada sistema convencional (por gravedad o bombeo). con relación a varios elementos. Se realizan Consecuentemente, luego de descartar estas recomendaciones para el momento del estudio del opciones que no sea posible aplicar un sistema de predio con el fin de identificar que elementos alcantarillado convencional el sistema de específicos se deben considerar para la selección alcantarillado por vacío se debe aplicar, cuando el del tipo de sistema sanitario a utilizarse en algún proyecto se encuentre ubicado en terrenos que área similar que esté ocurriendo dicho problema presenten, al menos, alguna de las siguientes ambiental. características: • Terrenos cuyo nivel freático sea alto. Objetivos • Terrenos inundables. Difundir los principales criterios de diseño y • Terrenos rocosos, establecido así luego de construcción para la sustitución de un sistema realizado el estudio de suelos. sanitario de pozo séptico el cual transportan aguas • Terrenos con pendiente negativa, que no residuales de una comunidad por un sistema permitan la instalación del alcantarillado por sanitario por vacío. Mediante el análisis, se podrá gravedad. establecer las desventajas del sistema existente • Terrenos con suelos inestables. contra las ventajas del sistema propuesto. Además, El uso de este sistema debe ser justificado con proveerá asistencia para evaluar el predio existente sustento técnico, económico, social y ambiental. y futuros proyectos para determinar qué elementos En comunidades existentes los espacios de se deben considerar. trabajo son limitados y los trabajos diarios deben Contribución ser controlados constantemente para evitar el Este artículo servirá de guía en la evaluación y acceso de los vecinos. En proyectos de construcción substitución del sistema sanitario a ser nuevos no existen las limitaciones de espacio y implementado. Además, ayudará a comparar y accesibilidad que tienen las comunidades analizar sistemas sanitarios existentes en diferentes existentes. En un proyecto nuevo el área puede ser áreas de Puerto Rico que tengan el mismo restringida al acceso de vecinos, además que las problema. excavaciones pueden ser trabajadas al ritmo normal de construcción. De esta forma un sistema sanitario REVISIÓN DE LITERATURA Normas de Diseño de la Autoridad de Acueductos de Puerto Rico [1], incluyen las normas generales para el diseño de sistemas de alcantarillado sanitarios. Sistema de Alcantarillado Sanitario Todos los sistemas que tienen la capacidad para la recolección y el acopio de las aguas residuales, que produce una población, incluyendo Figura 3 a la industria y el comercio, que son operados o Ejemplo de Tanque Sépticos Domiciliarios controlados por la Autoridad [2]. El sistema de Sistemas de Alcantarillado por Vacío alcantarillado incluye plantas de tratamiento, colectoras, estaciones de bombeo, interceptoras, Es un sistema que consta de una red de estructuras complementarias, cuerpo receptor, entre tuberías, como se muestra en la Figura 4, otros. conectadas a una estación de vacío, conectadas a estas redes se encuentra los cámaras de recolección Sistema de Pozo o Tanque Séptico “valve-pit” instalados cerca de las residencias con Un tanque séptico es un recipiente fabricado en capacidad aproximada de cuatro (4) residencias. fibra de vidrio u hormigón que se instala enterrado Las cámaras de recolección contienen unidades de y tapado. Su función es recibir y descontaminar las válvula de vacío. La descarga de la residencia fluye aguas residuales que se producen en nuestros por gravedad desde la casa hasta la cámara de hogares cuando realizamos labores cotidianas como recolección. De esta cámara de recolección el flujo cocinar, entrar al baño o lavar la ropa. Cuando el es succionado a las líneas principales de vacío y agua contaminada entra al tanque los residuos luego a la estación de vacío, como se muestra en la sólidos van al fondo, en un proceso llamado Figura 5 y 6 [3]. sedimentación. Para lograr una buena descontaminación del agua el tanque cuenta con cámaras: la primera es la trampa de grasas, la segunda y la tercera son el tanque séptico y la cuarta (ubicada en el centro) es el filtro biológico o Filtro Anaerobio de Flujo Figura 4 Ejemplo de Sistema de Vacío en Periodo sin Flujo Ascendente (FAFA), como se muestra en la Figura 2 y 3. Figura 5 Ejemplo de Sistema Sanitario por Vacío Figura 2 Ejemplo de Sistema de Tanque Séptico En resumen, son cuatro (4) los componentes Tabla 1 Sistema de Alcantarillado por Vacío principales de este sistema de recolección de aguas residuales por vacío [4]: ALCANTARILLADO POR VACIO • La red de alcantarillado por gravedad. • La cámara colectora. No requiere de • La red de alcantarillado por vacío grandes • La estación de vacío. profundidades No requiere de bombas Pequeños diámetros y excavaciones Completamente Seguro. Estanqueidad garantizada Figura 6 Ejemplo Esquemático de Estación de Vacío Este sistema es apropiado cuando el suelo es Flexibilidad de inestable, terrenos plano, colinas con pequeños la tubería para planos de elevación, alto nivel freático, condiciones atravesar obstáculos de construcción restringidas, roca, desarrollo urbano en área rural, y ecosistemas sensibles. En la Figura 6 se observa la cámara de recolección y Tuberías de PVC tubería de vacío. Además, en la Tabla 1 podemos de 4” a 12” ver las características del Sistema de Alcantarillado por Vacío [5]. METODOLOGÍA Se realizará el estudio de un proyecto existente (asumido); el análisis del problema que está causando el sistema sanitario de tanque séptico existente en el terreno. Se estará discutiendo las causas de la sustitución de dicho sistema. De esta manera se puede comparar las ventajas y desventajas para así poder llegar a instalar un sistema más conveniente Selección del Predio a Realizar Proyecto Figura 7 Se seleccionó un proyecto existente (asumido) Ejemplo de una Red de Alcantarillado por Vacío con una distribución de noventa y ocho (98) solares, como se muestra en la Figura 8. El tipo de terreno es semi llano y se presume que se encuentra localizado cerca de la costa de Puerto Rico. Figura 8 Planta de Proyecto Existente Figura 9 Esquema Diseño Sanitario por Vacío Diseño del Sistema Sanitario por Vacío • Sistema por Vacío: ➢ Diámetro Mínimo de Tubería es 4” de Para el proyecto se realizó el diseño del diámetro sistema de sanitario por vacío para sustituir el ➢ Pendiente Mínima de Tubería es 0.20% sistema de tanque séptico existente. Para el sistema ➢ La sección de Excavación Mínima es de a ser planteado se utilizó las especificaciones de 0.75 m de Profundidad X 0.6 m + diámetro diseño correspondientes. de ancho. ➢ Cantidad de Registro es por cada 4 Tabla 4 Cálculos de Costos de Instalación/Construcción Sistema unidades de vivienda. Sanitario por Vacío El predio se considera una comunidad Sistema Sanitario por Vacio arbitraria nueva o existente. La misma cuenta con Costos Registros $ 126,000 cuatro (4) calles rectas que conectan con la calle Costo Instalación Tubería $ 27,755 principal (calle 5). Esta calle principal es el acceso Costo Excavación $ 16,660 Costo Drenaje (bomba) al predio el cual también representa el punto de $ 1,600 Costo Relleno Trinchera bajo $ 11,240 conexión del sistema sanitario. Nivel Freático Para el predio seleccionado se asumió que el Costo Relleno Regular $ 3,510 Total $ 186,765 nivel en el final de las calles 1, 2, 3 y 4 es de 1.00m, y el nivel en la calle 5 fluctúa entre 1.30m-1.60m, Ventajas y Desventajas haciendo la calle 5 el nivel más alto del terreno. La Figura 9 presenta la planta del esquema de Al observar las diferencias en cómo trabajan diseño del sistema por vacío. ambos sistemas, se establecen las ventajas y desventajas de cada uno [6]. Tabla 2 Al momento de hacer el cambio del sistema Datos de Diseño Sistema Sanitario Vacío Calle Valve Pit Diámetro Largo sanitario para un proyecto, se debe verificar las # (Cantidad) (Pulgadas) (m) diferentes condiciones y seleccionar el sistema que 1 4 4 154 presente mayores beneficios. El sistema de 2 8 4 154 alcantarillado por vacío debe ser una opción luego 3 8 4 154 de haber evaluado técnicamente que no es viable la 4 8 4 154 utilización de pozos sépticos y que no es posible la 5 - 6 177 construcción del sistema de alcantarillado Total 28 793 convencional (por gravedad) ya que el terreno no tiene las pendientes necesarias para esta instalación Los datos de cantidades de registros o cámaras o que el suelo no tiene suficiente percolación. Es “valve pits” y largos de tuberías que se muestran en por esto que se debe evaluar que elementos la Tabla 2 se utilizaron para calcular los diferentes benefician o perjudican tu proyecto. tipos de excavaciones y rellenos. Las Tablas 5 y 6 muestran las ventajas y Tabla 3 desventajas de los sistemas sanitarios existentes de Datos de Cantidades de Sistema Sanitario por Vacío tanque séptico y el sistema propuesto por vacío. Sistema Sanitario por Vacío Tabla 5 Días de Trabajo 75 días Ventajas y Desventajas del Sistema Sanitario Tanque Séptico Excavación Total 476 CM Relleno en agua Piedra 3/4" 281 CM Sistema Sanitario Tanque Séptico Relleno Regular 195 CM Ventajas Desventajas Simplicidad, En la Tabla 3 se observa el progreso del trabajo Las limitaciones de los sistemas sépticos incluyendo excavación, instalación y relleno será de confiabilidad y incluyen el tipo y cien (100) pies lineales por día. permeabilidad natural del suelo, la profundidad del bajo costo. lecho de roca y el ANÁLISIS DE RESULTADOS agua subterránea, y la topografía del terreno. Con el análisis hecho del diseño se calcularon Se deben considerar las los costos para la sustitución del sistema sanitario. normas referentes a Se comparó ambos sistemas bajo las mismas Pocos la distancia entre el tanque séptico y el condiciones de espacio, suelo y topografía del abastecimiento de agua, los lugar. Con todos estos datos ya analizados podemos requisitos para límites de indicar las ventajas y desventajas de cada sistema. propiedad y las tuberías de drenaje. el costo de los registros es más alto y se mantenimiento. requiere un registro por cada 4 casas Los Restricciones referentes a Ubicación de La ubicación de Se instalan las características los Registros los registros separado de la nutrientes de del agua residual afluente se puede ser a tubería deben incluir conveniencia; principal por lo en la planificación del dependerá de la que requiere los residuos proyecto. ubicación de la mayor espacio casa a regresan al conectarse Reparación del En caso de una La reparación suelo. sistema rotura el de las tuberías sistema avisa no es simple y Un sistema Los sistemas que no son de la misma requiere dejar diseñado y operados fuera de mantenido correctamente pueden servicio un correctamente introducir nitrógeno, sector puede durar fósforo, materia orgánica y Piezas de Las tuberías Son especiales más de veinte patógenos Remplazo son de menor y su años. bacterianos y virales a áreas diámetro y son disponibilidad cercanas y al más fáciles de es limitada agua subterránea. manejar Mantenimiento Las tuberías Especializado y • Contaminación y efectos al terreno están accesibles contante Césped empapado. en caso de ➢ mantenimiento ➢ Funcionamiento Lento de Desagües. Estación de La ubicación a El costo es alto ➢ Gases con mal olor. Bombas conveniencia y y es mayor por podría ser un la necesidad de ➢ Bombeo de Tanque Frecuente. lugar céntrico y las bombas de ➢ Agua subterránea contaminada. disminuir los vacío largos adicionales a Tabla 6 diámetros las de Ventajas y Desventajas del Sistema Sanitario por Vacío impulsión Sistema Sanitario por Vacio Fosa de El tamaño y La fosa de Elemento Ventajas Desventajas descarga elevación de la descarga es de Diámetro de á fosa no están alto costo, Di metros Tuberia Los costos son controladas por difícil acceso, y más altos invertidas de alto menores entrada mantenimiento profundas Pendiente de Las pendientes Requiere un Tubería son mínimas y diseño bien provee la cuidadoso para CONCLUSIÓN posibilidad de asegurar que no realizar se exceden las Este artículo presentó y analizó las cambios en perdidas elevación para estáticas por características de los sistemas sanitarios de tanque levantar la cada “lift” sépticos y por vacío. Se demostró la importancia de tubería “lift” Profundidad de Susceptibilidad la evaluación del lugar para poder determinar las la Tubería La profundidad de la tubería a características específicas que afectan el terreno con mínimas roturas el sistema sanitario existente. De este modo se Cantidad de Podría ser La cantidad de Registros menor en registros es analizó la selección del tipo de sistema sanitario a comunidades mayor ser implementado. de bien baja especialmente Luego del análisis y comparación de ambos densidad en comunidades sistemas sanitarios en el proyecto, se pudo observar de alta que debido a la topografía asumida del terreno y las densidad; el condiciones de suelo es más viable en términos sistema de drenaje pluvial. Con este análisis se ambientales utilizar el sistema sanitario por vacío. puede identificar si las condiciones existentes del Además se concluye que en este proyecto no es lugar justifican la inversión en un sistema sanitario posible la construcción de un sistema sanitario por por vacío para mejorar el medio ambiente, gravedad ya que el terreno no tiene las pendientes comunidad y áreas cercanas. necesarias para esta instalación y las condiciones de suelo no son viables. REFERENCIAS El sistema sanitario por vacío es fácil de [1] Autoridad de Acueductos y Alcantarillado de Puerto Rico, diseñar, construir y mantener. El mantenimiento es Reglamento de Normas de Diseño, 1984. algo sencillo y uno puede estar seguro que no van a [2] Ruiz, Carol, “Datos de Comparación de Sistemas existir fugas de líquidos al medio ambiente. Es la Sanitarios”, Articulo Final, 2013. solución para problemas de contaminación, crea [3] Airvac, Vacuum Sewer System Manual, 2012. sistemas cerrados mas verdes, poca interrupción al [4] “Vacumm Sewers”, Airvac, 2013. Recuperado de: área vede, el impacto en la construcción es mínimo, www.airvac.com. y el propietario del hogar no tiene que hacer ningún [5] “Guía de Diseño de Alcantarillado por Vacio”, Ministerio tipo de trabajo ni mantenimiento. de Vivienda, Construcción y Saneamiento, 2009, Recuperado de: www.vivienda.gob.pe. RECOMENDACIONES [6] United States Enviromental Protection Agency, Folleto Luego de analizar el área de terreno y las Informativo de Sistemas Descentralizados, Tanque Séptico - Sistemas de Absorción al Suelo, EPA832-F-99-075, causantes de elegir otro sistema sanitario para Septiembre de 1999. mejorar el ambiente y comparar los sistemas sanitarios de tanque séptico y por vacio podemos recomendar al diseñador la opción de sustituir el sistema sanitario existente por uno de mayor beneficio al predio. Debe comenzar por la evaluación del lugar a ser construido el sistema sanitario. Las condiciones topográficas indicarán como se ve afectado el diseño por la falta de pendiente natural que mantenga al mínimo las excavaciones requeridas. En Puerto Rico existe una gran cantidad de comunidades donde actualmente existe sistema sanitario de tanques sépticos o el mismo está combinado con los sistemas de recolección de aguas pluviales. Existen casos que se hace difícil la construcción de un sistema sanitario por gravedad debido a las condiciones existentes del lugar, las limitaciones de espacio, la falta de pendiente favorables en el terreno, la variabilidad en la topografía, altos niveles freáticos y la posible presencia de suelos malos y/o rocosos. Para muchos de estos lugares la única alternativa real es la construcción de un sistema sanitario por vacío. Se recomienda realizar un análisis de comunidades que actualmente cuentan con sistema sanitario de tanque séptico, el sistema sanitario existente es deficiente o están combinados con el