El alcantarillado convencional por gravedad es una red de tuberías subterráneas que transportan aguas negras, grises y, en muchos casos, pluviales de los hogares a una instalación de tratamiento (semi)centralizado, y que utilizan la gravedad y bombas cuando es necesario.

El sistema de alcantarillado convencional por gravedad está diseñado con muchos ramales. Por lo general, la red se subdivide en redes primarias (líneas principales de alcantarillado a lo largo de las carreteras principales), secundarias y terciarias (redes a nivel de barrio y de hogar).

Consideraciones de diseño

Normalmente, el alcantarillado convencional por gravedad no requiere pretratamiento en el lugar, tratamiento primario ni almacenamiento de las aguas residuales domésticas. Sin embargo, el alcantarillado se debe diseñar de modo que mantenga una velocidad de autolimpieza (es decir, un caudal que no permita que las partículas se acumulen). Para los diámetros comunes de alcantarillado, se debe adoptar una velocidad mínima de entre 0,6 m y 0,7 m por segundo en condiciones de máxima sequedad. Esto requiere un consumo diario de agua superior a 100 l por persona y por día. Se debe garantizar una pendiente descendente constante a lo largo de toda la longitud del alcantarillado para mantener los caudales de autolimpieza, lo que puede requerir excavaciones profundas. Se debe instalar una estación de bombeo cuando no se puede mantener una pendiente. El alcantarillado principal se coloca bajo las carreteras, a profundidades de entre 1,5 m y 3 m, para evitar los daños causados por las cargas del tráfico. La profundidad también depende de la capa freática, del punto más bajo al que vaya a dar servicio (por ejemplo, un sótano) y la topografía. La selección del diámetro de la tubería depende del caudal punta y promedio. Los pozos de registro de acceso se colocan a intervalos fijos por encima del alcantarillado, en las intersecciones de las tuberías y en los cambios de dirección de las tuberías (vertical y horizontalmente). Los pozos de registro se deben diseñar de forma que no se conviertan en una fuente de entrada de aguas pluviales o de infiltración de aguas subterráneas. En el caso de que los usuarios conectados descarguen aguas residuales muy contaminadas (por ejemplo, de industrias o restaurantes), puede ser necesario un tratamiento previo y primario en el lugar antes de descargarlas al sistema de alcantarillado para reducir el riesgo de obstrucciones y la carga de aguas residuales a la planta de tratamiento. Cuando el alcantarillado transporta aguas pluviales (lo que se conoce como alcantarillado combinado), es necesario desbordarlo para evitar la sobrecarga hidráulica de las plantas de tratamiento durante las lluvias. Sin embargo, el alcantarillado combinado ya no se considera como una tecnología de vanguardia. En su lugar, se recomienda la retención local y la infiltración de las aguas pluviales o un sistema de drenaje separado para el agua de lluvia. El sistema de tratamiento de aguas residuales requiere, entonces, unas dimensiones más reducidas; por lo tanto, es más económico de construir y tiene una mayor eficacia de tratamiento para las aguas residuales menos diluidas.

Materiales

Los materiales más utilizados son el hormigón, el PVC, la arcilla vitrificada y las tuberías de hierro dúctil o fundido. La excavación requiere una excavadora o numerosos trabajadores con palas; esto depende de las propiedades del suelo.

Aplicabilidad

En el contexto humanitario, los alcantarillados suelen aplicarse cuando ya existen y pueden rehabilitarse (por ejemplo, en las comunidades de acogida). Además, la construcción de una nueva línea de alcantarillado puede formar parte de las acciones de recuperación. Dado que se pueden diseñar para transportar grandes volúmenes, el alcantarillado convencional por gravedad es muy apropiado para transportar las aguas residuales a una instalación de tratamiento (semi)centralizado. Se necesita tener conocimiento profesional en cuanto a la planificación, la construcción, la operación y el mantenimiento. La construcción de sistemas de alcantarillado convencional en zonas urbanas densas es complicada, ya que interrumpen las actividades urbanas y el tráfico. El alcantarillado convencional por gravedad es costoso de construir y, dado que la instalación de una línea de alcantarillado es disruptiva y requiere una amplia coordinación entre las autoridades, las empresas constructoras y los propietarios, es preciso contar con un sistema de gestión profesional. El desplazamiento de tierra puede provocar grietas en las paredes de los pozos de registro o en las uniones de las tuberías, lo que puede dar lugar a la infiltración de aguas subterráneas o a una exfiltración de las aguas residuales y comprometer el funcionamiento del alcantarillado. El alcantarillado convencional por gravedad se puede construir en climas fríos, ya que se excavan profundamente en el suelo y el caudal de agua grande y constante resiste la congelación.

Operación y mantenimiento

Los pozos de registro se utilizan para la inspección rutinaria y la limpieza del alcantarillado. Los escombros (como la arenilla, ramas o trapos) se pueden acumular en los pozos de registro y obstruir las líneas. Para evitar las obstrucciones causadas por la grasa, es importante informar a los usuarios sobre la correcta disposición final del aceite y la grasa. Entre los métodos de limpieza más comunes para el alcantarillado convencional por gravedad se incluyen la limpieza con varilla, por arrastre, con chorro de agua a presión y con pelota de hule. Los alcantarillados pueden ser peligrosos debido a los gases tóxicos y el mantenimiento debería ser realizado solo por profesionales; no obstante, en comunidades bien organizadas, el mantenimiento de las redes terciarias podría encomendarse a un grupo bien capacitado de miembros de la comunidad. Siempre se debe utilizar un equipo de protección personal adecuado al entrar en el alcantarillado.

Costos

El alcantarillado convencional por gravedad tiene unos costos de capital y de O&M muy elevados. Las tareas de O&M del alcantarillado convencional por gravedad son constantes y laboriosas. Los costos de las conexiones domésticas al alcantarillado deben incluirse en los cálculos del costo total.

Consideraciones sociales

El alcantarillado convencional por gravedad es un medio seguro e higiénico de transportar las aguas residuales si está bien construido y mantenido. Esta tecnología proporciona un alto nivel de higiene y comodidad para el usuario. Sin embargo, dado que los residuos se transportan a un lugar externo para su tratamiento, el impacto final sobre la salud y el medio ambiente depende del tratamiento proporcionado por la planta aguas abajo.