El fallo de los sistemas sépticos a nivel nacional y la Ley de Agua Limpia (Clean Water Act) impulsaron el desarrollo y la adopción de un sistema que revolucionó la recolección y el transporte de aguas residuales. Desde la época de los acueductos romanos, el sentido común dictaba que las aguas residuales siempre debían correr cuesta abajo. En la segunda mitad del siglo XX, una nueva tecnología cambió esa realidad. Terrenos que antes se consideraban inviables por encontrarse en zonas con mantos freáticos altos, bajo el nivel de la calle o sobre estratos de roca pesada, ahora podían dotarse de alcantarillado de manera económica y con un enfoque más respetuoso con el medio ambiente.

El sistema de alcantarillado por baja presión (LPS), también conocido simplemente como alcantarillado por presión, consiste en una red de tuberías a presión y bombas trituradoras que se pueden instalar en el lote de cada vivienda. Las bombas trituradoras recolectan todas las aguas residuales del hogar y las trituran hasta convertirlas en una pasta fluida (slurry). Posteriormente, el agua residual se bombea hacia una red de alcantarillado principal más grande o directamente a una planta de tratamiento de aguas residuales.

Las bombas trituradoras se desarrollaron por primera vez hace 40 años. Las bombas trituradoras de última generación actuales son más confiables y duraderas que nunca.

El sistema moderno de alcantarillado por presión emplea una tecnología sofisticada conocida por su confiabilidad, mantenimiento mínimo, bajos costos iniciales, menores gastos operativos y su capacidad para ser instalado en cualquier sitio, independientemente de los desafíos topográficos.

Utiliza una tubería discreta de diámetro pequeño instalada por debajo de la línea de congelamiento que se adapta a la topografía natural del terreno. A diferencia de los alcantarillados centrales convencionales por gravedad, que pueden utilizar tuberías de hasta 24 pulgadas y requieren excavaciones profundas, el sistema de alcantarillado por presión emplea tuberías de diámetro reducido de 1½ a 6 pulgadas, evitando dañar el entorno natural o las estructuras construidas.

El sistema convencional por gravedad, inadecuado y envejecido, ya no podía manejar el volumen de aguas residuales producido en Athens, Tennessee, una pequeña localidad rural de 14,128 habitantes. El incremento en los niveles de infiltración y escurrimiento de agua empeoraba la situación.

Athens se enfrentaba a una tarea desalentadora y la situación era crítica. ‘La ciudad había estado bajo una moratoria de conexión al alcantarillado ordenada por el estado desde 1990, lo que impedía el tan necesario crecimiento de la industria, la manufactura y la población’, señaló Wayne Scarbrough, gerente general adjunto de la Junta de Servicios Públicos de Athens (AUB).

Una renovación de la planta de tratamiento de aguas residuales con un costo de $20 millones de dólares, completada en 2005, fue parte de la solución, pero seguía siendo insuficiente. Un proyecto de la ciudad resultó particularmente eficaz para eliminar la infiltración y el escurrimiento. En lugar de reemplazar la arcaica red convencional por gravedad con una versión más nueva de la misma tecnología, la AUB optó por abandonar el sistema viejo y sustituirlo por una alternativa en una sección de la ciudad especialmente problemática y con serios desafíos en el manejo de aguas residuales.

‘El escurrimiento del agua de lluvia que evadía la estación de bombeo contribuía considerablemente al problema, especialmente durante los picos de caudal en temporadas de lluvias (wet weather flow). Teníamos que reemplazar el sistema por gravedad y nos decidimos por un sistema por baja presión con bombas trituradoras’, explicó Randy Harrison, supervisor de construcción de aguas residuales de la AUB.

‘Debido a que instalamos líneas principales más pequeñas, la construcción fue mucho menos invasiva para nuestros usuarios y, en algunos casos, ni siquiera se notó, excepto por la instalación de la estación [de la bomba trituradora]. Al utilizar el sistema de bombas trituradoras, ahora hemos eliminado permanentemente toda la infiltración y el escurrimiento’, afirmó la superintendente de la AUB, Jill Davis.

Este esquema por baja presión no solo redujo los costos operativos, sino que también generó ahorros en los costos de excavación, infraestructura y materiales, interrumpiendo mínimamente el área circundante.

El sistema de alcantarillado se adaptó perfectamente a la aplicación de Athens. Las bombas trituradoras individuales instaladas en cada sitio —que impulsan las aguas residuales en forma de pasta fluida (slurry) desde hogares, comercios, una escuela y una iglesia— eliminaron la necesidad de costosas estaciones de bombeo intermedias (lift stations).

El costo de instalación y operación del sistema es significativamente menor que el de un sistema por gravedad y requiere menos mantenimiento. ‘El proyecto de abandono de red en Athens ha estado operativo durante más de dos años. Prácticamente no ha habido problemas y se ha requerido muy poco servicio o mantenimiento’, comentó Davis.

Los registros de la estación de bombeo verifican que se eliminaron 700,000 galones en los flujos pico durante la temporada de lluvias en el primer año posterior a la instalación. En 2003, se registraron 500,000 galones de desbordamiento de agua distribuidos en nueve eventos; en 2007, hubo cero galones y cero eventos.

‘Nuestros registros también indican una reducción del caudal a través de la estación de bombeo hacia nuestra planta de tratamiento de 27.5 millones de galones por año, con un ahorro anual de $89,212 dólares únicamente en costos de tratamiento. Eliminar los niveles de desbordamiento, que constituyen violaciones a las normativas estatales, mejora nuestra posición ante los funcionarios reguladores del estado’, añadió Harrison.

‘El ahorro en construcción al elegir el sistema de alcantarillado por presión fue del 25 al 35 por ciento. El costo real incluyó el abandono de la antigua línea principal por gravedad, lo cual habría sido necesario independientemente de la tecnología elegida’.

‘El sistema por baja presión ha requerido muy poco tiempo o atención, y el ahorro derivado de la reducción de la infiltración y el escurrimiento de aguas residuales a través de la planta de tratamiento es significativo. El tiempo de funcionamiento de la bomba (pump run time) también se ha reducido enormemente. El tiempo de mantenimiento dedicado a detenerse para limpiar el sistema ha disminuido, y la reducción de horas extras probablemente generará ahorros adicionales’, concluyó Davis.

Suelos rocosos, suelos arenosos, niveles freáticos altos y un terreno variable con pendientes y drenajes hacia el litoral generan desafíos geotécnicos significativos que vuelven obsoletos los métodos convencionales de disposición de aguas residuales. Con lotes pequeños construidos a su máxima capacidad y densamente agrupados, la localidad costera de Marion, Massachusetts, necesitaba una solución que optimizara al máximo la densidad de la infraestructura de aguas residuales.

En 2004, cuando Marion emprendió la expansión de sus sistemas de alcantarillado, seleccionó un sistema por baja presión (LPS) en lugar de un sistema tradicional por gravedad. Al requerir únicamente excavaciones de zanjas poco profundas (shallow trenching) y al no presentar problemas de escurrimiento (inflow), el sistema LPS demostró ser una excelente opción. Los desafíos del terreno ayudaron a orientar la decisión hacia el sistema LPS, junto con la facilidad de diseño, instalación y menores costos de operación y mantenimiento (O&M). Dado que Marion contaba con 455 viviendas distribuidas en tres vecindarios costeros, este proyecto se convirtió en el sistema LPS de contrato único más grande de Nueva Inglaterra.

Sin embargo, los residentes estaban preocupados por los costos de instalación y de O&M, y contaban con un historial irregular con sistemas anteriores. La firma de diseño e instalación, Earth Tech Inc. de Long Beach, California, involucró por completo a la comunidad a través de reuniones municipales continuas, comunicados y consultas. Los residentes fueron tratados como partes interesadas (stakeholders) en el proyecto. El sistema LPS propuesto obtuvo una amplia aceptación, por lo que se presentó la propuesta de que el municipio adquiriera, instalara y diera mantenimiento a las bombas durante todo el desarrollo del proyecto. Dicha propuesta incluía una garantía del fabricante de cinco años y un contrato de servicio por diez años por parte del municipio para todas las instalaciones en propiedad privada. Los votantes aceptaron la propuesta.

El fabricante de las bombas trituradoras especificadas y su representante en Rockland, Massachusetts, F.R. Mahony & Associates, negociaron con el municipio de Marion y proporcionaron un acuerdo de servicio y garantía sumamente favorable. El fabricante se comprometió a proporcionar reparaciones gratuitas en el sitio y el mantenimiento requerido sin costo alguno durante el período de garantía.

El proyecto se completó en octubre de 2006. Dar servicio a las 455 viviendas generó un ahorro de más del 40 por ciento en comparación con la alternativa por gravedad. El proyecto se ejecutó en la mitad del tiempo estimado para la opción por gravedad y dio como resultado un ahorro de más del 22 por ciento sobre lo planificado en el presupuesto de construcción. Al haber registrado únicamente llamadas de servicio mínimas y ajenas a fallas de arranque desde su instalación, Marion considera este proyecto como un rotundo éxito.

Cientos de miles de instalaciones exitosas en todo el mundo demuestran que lo que alguna vez se consideró una alternativa de alcantarillado es ahora una opción de elección prioritaria, especialmente en comunidades que presentan terrenos planos, montañosos, rocosos o húmedos. Con los presupuestos municipales más exigidos que nunca y una creciente sensibilidad hacia la huella de carbono, el sistema de alcantarillado por presión impulsado por bombas trituradoras representa una opción eficiente y ecológica (lean and green).