Drenaje

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El drenaje es la eliminación natural o artificial del agua superficial y subterránea de una zona con exceso de agua. El drenaje interno de la mayoría de los suelos agrícolas puede evitar el anegamiento grave (condiciones anaeróbicas que perjudican el crecimiento de las raíces), pero muchos suelos necesitan drenaje artificial para mejorar la producción o gestionar los suministros de agua.

La civilización del valle del Indo contaba con sistemas de alcantarillado y drenaje. Todas las casas de las principales ciudades de Harappa y Mohenjo-Daro tenían acceso a instalaciones de agua y drenaje. Las aguas residuales se enviaban a alcantarillas de gravedad cubiertas , que bordeaban las calles principales. ^[1]

La invención del drenaje con tuberías huecas se atribuye a Sir Hugh Dalrymple, quien murió en 1753. ^[2]

Los nuevos sistemas de drenaje de aguas pluviales incorporan filtros geotextiles que retienen y evitan que los granos finos de tierra pasen y obstruyan el drenaje. Los geotextiles son tejidos textiles sintéticos especialmente fabricados para aplicaciones de ingeniería civil y ambiental . Los geotextiles están diseñados para retener partículas finas de tierra y permitir que el agua pase a través de ellos. En un sistema de drenaje típico, se colocarían a lo largo de una zanja que luego se rellenaría con material granular grueso : grava , conchas marinas , piedra o roca . Luego, el geotextil se dobla sobre la parte superior de la piedra y la zanja se cubre con tierra. El agua subterránea se filtra a través del geotextil y fluye a través de la piedra hasta un desagüe. En condiciones de alto nivel de agua subterránea, se coloca una tubería de plástico perforada ( PVC o PE ) a lo largo de la base del drenaje para aumentar el volumen de agua transportada en el drenaje.

Como alternativa, se puede considerar un sistema de drenaje de plástico prefabricado hecho de HDPE , que a menudo incorpora geotextil, fibra de coco o filtros de trapo . El uso de estos materiales se ha vuelto cada vez más común debido a su facilidad de uso, ya que eliminan la necesidad de transportar y colocar agregados de drenaje de piedra, que invariablemente son más costosos que un drenaje sintético y revestimientos de hormigón.

En los últimos 30 años, los geotextiles, los filtros de PVC y los filtros de HDPE se han convertido en los medios de filtración de suelo más utilizados. Son económicos de producir y fáciles de instalar, con propiedades controladas en fábrica que garantizan un rendimiento de filtración a largo plazo incluso en condiciones de suelos limosos finos.

Seattle's Public Utilities creó un programa piloto llamado Street Edge Alternatives Project. El proyecto se centra en el diseño de un sistema "para proporcionar un drenaje que imite más de cerca el paisaje natural anterior al desarrollo que los sistemas de tuberías tradicionales". ^[3] Las calles se caracterizan por zanjas a lo largo del costado de la calzada, con plantas diseñadas en toda el área. Un énfasis en las aceras sin bordillos permite que el agua fluya más libremente hacia las áreas de superficie permeable a los costados de las calles. Debido a las plantas, el agua de escorrentía del área urbana no va directamente al suelo, sino que también puede ser absorbida por el entorno circundante. El monitoreo realizado por Seattle Public Utilities informa una reducción del 99 por ciento del agua de lluvia que sale del proyecto de drenaje. ^[3]

^{En el pasado reciente [¿ cuándo? ]} , el drenaje ha sido objeto de una revisión ambiental a gran escala en el Reino Unido. Los sistemas de drenaje urbano sostenible (SUDS, por sus siglas en inglés) están diseñados para alentar a los contratistas a instalar sistemas de drenaje que imiten más fielmente el flujo natural del agua en la naturaleza. Desde 2010, la planificación local y de barrios en el Reino Unido está obligada por ley a tener en cuenta los SUDS en todos los proyectos de desarrollo de los que sean responsables.

El drenaje de ranuras es un sistema de drenaje de canales diseñado para eliminar la necesidad de instalar más sistemas de tuberías en paralelo al drenaje, lo que reduce el impacto ambiental de la producción y mejora la recolección de agua. El acero inoxidable , los canales de hormigón , el PVC y el HDPE son materiales disponibles para el drenaje de ranuras que se han convertido en estándares de la industria en los proyectos de construcción.

El ingeniero civil es responsable del drenaje en los proyectos de construcción. Durante el proceso de construcción, establece todos los niveles necesarios para caminos , cunetas , drenajes, alcantarillas y cloacas involucradas en las operaciones de construcción .

Los ingenieros civiles y los gerentes de construcción trabajan junto con arquitectos y supervisores, planificadores, peritos en medición y el personal en general, así como con subcontratistas. Por lo general, la mayoría de las jurisdicciones tienen algún tipo de ley de drenaje que regula hasta qué punto un propietario puede alterar el drenaje de su parcela.

Las opciones de drenaje para la industria de la construcción incluyen:

• Drenaje puntual, que intercepta el agua en los barrancos (puntas). Los barrancos se conectan a las tuberías de drenaje debajo de la superficie del suelo, por lo que se requiere una excavación profunda para facilitar este sistema. Se requiere soporte para zanjas profundas en forma de tablones, puntales o apuntalamientos.
• Drenaje de canal, que intercepta el agua a lo largo de todo el recorrido del canal. El drenaje de canal suele estar fabricado con hormigón, acero, polímero o materiales compuestos. La tasa de intercepción del drenaje de canal es mayor que la del drenaje puntual y la excavación necesaria suele ser mucho menos profunda.

La apertura superficial del drenaje del canal generalmente se presenta en forma de rejillas (de polímero, plástico, acero o hierro) o una ranura única (drenaje de ranura) que corre a lo largo de la superficie del suelo (generalmente fabricada de acero o hierro).

Las estructuras de contención de tierra, como los muros de contención , también deben tener en cuenta el drenaje de las aguas subterráneas durante su construcción. Los muros de contención típicos se construyen con material impermeable, que puede bloquear el paso de las aguas subterráneas. Cuando se obstruye el flujo de las aguas subterráneas, la presión hidrostática del agua se acumula contra el muro y puede causar daños importantes. Si la presión del agua no se drena adecuadamente, los muros de contención pueden arquearse, moverse y fracturarse, lo que provoca que las costuras se separen. La presión del agua también puede erosionar las partículas del suelo, lo que genera huecos detrás del muro y sumideros en el suelo superior. Los sistemas de drenaje tradicionales de los muros de contención pueden incluir drenajes franceses , tuberías de drenaje o agujeros de drenaje . Para evitar la erosión del suelo, se instalan telas filtrantes geotextiles con el sistema de drenaje.

El drenaje en jardineras se refiere a la implementación de sistemas de drenaje efectivos diseñados específicamente para contenedores o macetas de plantas. El drenaje adecuado es crucial en las jardineras para evitar el encharcamiento y promover el crecimiento saludable de las plantas. El drenaje de jardineras implica la incorporación de orificios de drenaje, capas de drenaje o sistemas de drenaje especializados para garantizar que el exceso de agua pueda escapar de la jardinera. Esto ayuda a prevenir la pudrición de las raíces , la acumulación de agua y otros problemas que pueden afectar negativamente la salud de las plantas. Al proporcionar un drenaje adecuado en las jardineras, se favorece el crecimiento óptimo de las plantas y contribuye al éxito general de los proyectos de jardinería o paisajismo. ^[4]

Las opciones de drenaje para la jardinera incluyen:

• Los desagües superficiales se utilizan generalmente para controlar la escorrentía de superficies pavimentadas, como aceras y estacionamientos. Los sumideros, que recogen agua y escombros, están conectados a tuberías subterráneas que llevan el agua fuera del sitio. ^[4]
• Por otro lado, los drenajes subterráneos están diseñados para controlar el agua que se filtra en el suelo debajo de la superficie de la plantación. Los drenajes franceses , que son zanjas rellenas de grava con tuberías perforadas en el fondo, son el tipo más común de drenaje subterráneo. Los drenajes de zanja , que son similares pero menos profundos y más anchos, también se utilizan en algunas situaciones. ^[4]

Los suelos de humedales pueden necesitar drenaje para poder utilizarse en la agricultura . En el norte de Estados Unidos y Europa, la glaciación creó numerosos lagos pequeños , que gradualmente se llenaron de humus para formar pantanos . Algunos de estos se drenaron mediante zanjas y trincheras abiertas para formar pantanos , que se utilizan principalmente para cultivos de alto valor, como las verduras .

El mayor proyecto de este tipo del mundo lleva siglos en marcha en los Países Bajos . La zona entre Ámsterdam , Haarlem y Leiden era, en tiempos prehistóricos , un pantano y pequeños lagos. El corte de turba ( extracción de turba ), el hundimiento del terreno y la erosión de la costa provocaron gradualmente la formación de un gran lago, el Haarlemmermeer o lago de Haarlem. La invención de los motores de bombeo impulsados ​​por el viento en el siglo XV permitió el drenaje de parte de las tierras marginales. Aun así, el drenaje final del lago tuvo que esperar al diseño de grandes bombas impulsadas por vapor y a acuerdos entre las autoridades regionales. El lago fue eliminado entre 1849 y 1852, creando miles de km2 ^de tierra nueva.

Las llanuras costeras y los deltas de los ríos pueden tener niveles freáticos altos de forma estacional o permanente y deben contar con mejoras de drenaje si se van a utilizar para la agricultura. Un ejemplo es la región de cultivo de cítricos de los bosques planos de Florida , Estados Unidos. Después de períodos de fuertes lluvias, se emplean bombas de drenaje para evitar que los suelos excesivamente húmedos dañen los huertos de cítricos. La producción de arroz requiere un control total del agua, ya que los campos deben inundarse o drenarse en diferentes etapas del ciclo de cultivo. Los Países Bajos también han sido pioneros en este tipo de drenaje al drenar las tierras bajas a lo largo de la costa y empujar el mar hacia atrás hasta que la nación original se haya ampliado considerablemente.

En climas húmedos, los suelos pueden ser adecuados para el cultivo, con la excepción de que se encharcan durante breves períodos cada año, debido al deshielo o a las fuertes lluvias . Los suelos predominantemente arcillosos dejarán pasar el agua muy lentamente hacia abajo, mientras que las raíces de las plantas se asfixian porque el exceso de agua alrededor de las raíces elimina el movimiento del aire a través del suelo.

Otros suelos pueden tener una capa impermeable de suelo mineralizado, llamada capa dura , o capas de roca relativamente impermeables pueden estar debajo de suelos poco profundos. El drenaje es especialmente importante en la producción de árboles frutales . Los suelos que de otro modo serían excelentes pueden estar anegados durante una semana al año, lo que es suficiente para matar árboles frutales y costar la productividad de la tierra hasta que se puedan establecer reemplazos. En cada uno de estos casos, el drenaje apropiado elimina las descargas temporales de agua para evitar daños a los cultivos anuales o perennes .

Las zonas más secas suelen cultivarse mediante riego , y no se consideraría necesario el drenaje. Sin embargo, el agua de riego siempre contiene minerales y sales , que pueden concentrarse hasta niveles tóxicos por evapotranspiración . Las tierras de regadío pueden necesitar lavados periódicos con exceso de agua de riego y drenaje para controlar la salinidad del suelo .

Un desagüe típico en Bankstown, Nueva Gales del Sur , Australia

• Medios relacionados con el drenaje en Wikimedia Commons
• La definición del diccionario de drenaje en Wikcionario