Criterios previos
Normalmente, las tuberías de las redes de saneamiento de aguas residuales, funcionan a sección parcialmente llena y en régimen de lámina libre, entrando en carga cada cierto periodo, en determinadas condiciones de simultaneidad o de exceso de caudales sobre los de diseño y en situaciones de limpieza o desatasco a presión de los conductos.
Una vez determinados los caudales de aguas residuales y pluviales es necesario efectuar los cálculos hidráulicos oportunos para dimensionar la red, es decir, determinar las secciones de los conductos necesarios para evacuar esos caudales.
Previamente a los cálculos es necesario fijar unos criterios previos sobre las condiciones con las que deseamos que funcione dicha red. Esos criterios previos han de ser, como mínimo, los siguientes:
• Diámetro mínimo de las tuberías
• Velocidades máxima y mínima para la circulación del agua en las alcantarillas
• Pendientes máximas y mínimas de los conductos
• Materiales a emplear, al objeto de utilizar los coeficientes de rozamiento adecuados.
• En las redes unitarias, el coeficiente de dilución para el funcionamiento de los aliviaderos.
• Coeficientes de seguridad. Resguardos.
Diámetro mínimo.
En la construcción de una alcantarilla, cuando los diámetros son pequeños, el coste del suministro de la tubería representa un porcentaje reducido (alrededor del 12% de media) dentro del coste total de la obra. El mantenimiento de la red es mucho más efectivo y económico a partir de un cierto tamaño de la tubería. Por estos motivos se establece un diámetro mínimo en las redes de saneamiento.
En las redes de saneamiento con tuberías de hormigón, los diámetros mínimos que se recomiendan son 400 mm para las alcantarillas de las calles (colectores) y 300 mm para los desagües (acometidas).
Cuando se utilizan tuberías con un coeficiente de rozamiento menor (como las de plástico), los diámetros son 315 mm para los colectores de las calles y 200 mm para desagües y acometidas. Las tuberías plásticas tienen un coeficiente de Colebrook de rugosidad absoluta k = 0.003 mm y su coeficiente “n” de Manning es de 0.008.
Velocidades
El agua circula por la red en régimen de lámina libre, por gravedad. El límite superior de la velocidad se establece para evitar erosiones en los conductos, ya que el agua arrastra arenas y materiales sólidos, y depende de la resistencia a la abrasión del material con el que están fabricados los conductos.
Teniendo en cuenta la elevada resistencia a la abrasión de las tuberías de plástico y la gama de diámetros que constituye su campo de utilización (200 – 3.500 mm), se pueden admitir, en este tipo de tuberías, velocidades de circulación de hasta 5 m/s.
Sin embargo, en el caso de conductos de hormigón, conviene limitar la velocidad máxima de circulación al valor de 3 m/s para evitar problemas de erosión..
En cuanto al límite inferior de la velocidad, que se establece para garantizar la capacidad de arrastre y evitar sedimentaciones en los conductos, hay que tener en cuenta de que para que haya velocidad tiene que haber caudal, y éste falta en numerosos ramales, en época seca y a determinadas horas.
En efecto, en las redes separativas, y también en las unitarias cuando no llueve, existen muchas alcantarillas, sobre todo en cabeceras de red, que a determinadas horas no transportan agua, ya que los consumidores no producen vertidos (horas nocturnas). En los núcleos pequeños y rurales este hecho se extiende, a veces, a toda la red durante muchas horas, ya que el consumo está poco diversificado y se concentra en muy pocas horas (altos coeficientes de punta).
Por esta razón, se considera inútil establecer valores mínimos para la velocidad de circulación, ya que ese valor mínimo, como se ha visto, es cero. Parece mucho más adecuado fijar unos valores mínimos para las pendientes de los conductos, de forma que garanticen la capacidad de arrastre en cuanto se produzcan caudales, y, paralelamente, establecer elementos adecuados de limpieza de la red en las cabeceras de los ramales (cámaras de descarga, pozos de limpieza, etc.).
No obstante si en los cálculos la necesitamos, la velocidad mínima recomendada es de 0,6 m/s, por debajo de esa velocidad la acumulación de residuos sólidos en las alcantarillas es frecuente.
>>> Cuando nos encontremos con colectores cuya pendiente sea muy baja hay que procurar aumentar la velocidad del agua bien utilizando materiales con un coeficiente de rozamiento bajo (por ejemplo plásticos) o bien proyectando secciones con mayor radio hidráulico. Si te ha gustado este post, suscríbete al blog y recibirás información mensual sobre lo publicado.
