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¿Sección de un tubo para saneamiento? ¡Nunca fue tan fácil!

  • ¿Sección tubo saneamiento? ¡Nunca fue tan fácil!

Sobre el blog

Miguel Angel Monge Redondo
Ingeniero Técnico Agrícola por la UPM. Autor del libro: Diseño agronómico e hidráulico de riegos agrícolas a presión. Nominado premios iAgua mejor post 2018, blog y post 2019 y blog 2020

Para esta última clase desearía que os acercarais a la mesa de la izquierda y os fijéis en la carpeta de color teja, la que tiene en portada la imagen de un tubo de saneamiento.

Si abrís la carpeta veréis una portadilla. Corresponde a la unidad titulada “Contenido técnico para los tubos de saneamiento”. Bien, sacad las primeras hojas porque vamos a comenzar por ahí.

Contenido técnico

Fijaos en la nota destacada en la segunda hoja. Dice textualmente:

Los diámetros mínimos deben fijarse teniendo en cuenta las pérdidas de carga por incrustaciones. No es recomendable bajar de 200 mm de diámetro interior en las conducciones a lámina libre

Ciertamente cuando os enfrentéis a un proyecto como es el caso de redes de saneamiento urbano, deberéis de consultar primero la legislación en vigor: la estatal en el pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Tuberías de Saneamiento de Poblaciones del Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo español, las especificaciones del Código Técnico de la Edificación, así como las normas, reglamentos y ordenanzas de las Comunidades Autónomas y Ayuntamientos.

La sección mínima de 200 mm tiene evidentemente su por qué, si pensamos en todo lo que “traga” un inodoro doméstico. Por cierto, no se te ocurra tirar al inodoro esa toallita húmeda que acabas de usar.

En las conducciones de saneamiento es recomendable que, al menos, un 20-25% de su altura quede libre para permitir la circulación de aire, y garantizar así la aireación de las aguas residuales, manteniendo unas condiciones aerobias en la instalación –presencia de oxígeno-. Este volumen de aire sirve para facilitar la evacuación del monóxido de carbono y el hidrógeno sulfurado que se generan, letales para el ser humano y con un alto poder corrosivo.

Y ya que he sacado el tema de la corrosión supongo que recordaréis la práctica que hicimos hace unas semanas y de la que se deduce la masiva utilización en redes de saneamiento de las tuberías plásticas. Bien, ahora toca hablar un poquito de tubos.

Dimensionado de las conducciones

En este tipo de instalaciones será la fuerza de la gravedad la encargada de provocar el movimiento de las aguas hacia la depuradora.

El problema del dimensionado de las conducciones radica en que las aguas residuales van a ocupar una parte de la sección del tubo, por lo que el cálculo se complica. A esto se le une diferentes pendientes en el trazado para ponerlo un poco más difícil.

Mirad, no vamos a entrar en detalles técnicos, porque esto ya lo hemos visto durante el curso, como la complejidad de la fórmula Prandtl-Colebrook o las relaciones entre velocidades, caudales y altura de llenado en conducciones circulares a sección parcialmente llena.

La sencillez y la simplificación deben de guiarnos en nuestro trabajo, sin que esto signifique renunciar a la complejidad. Pero la complejidad debe de quedar oculta y lo que debemos de mostrar es justo lo contrario, lo simple. Recordad la frase: “Si el proceso hubiera sido más complicado, el resultado habría sido más simple”.

Voy a enviar ahora mismo al whatsapp de grupo una hoja Excel que estudiaremos a continuación y que nos resolverá el cálculo de las secciones de tubo. También está disponible la hoja Excel en la sección descargas de hutech consulting.

Aplicación para el cálculo de la sección de tubos de saneamiento

Bueno, veo que todos tenéis abierta la hoja de cálculo. Su uso es muy simple. Veis que sobre la tabla principal hay una más pequeña para el cálculo de pendientes en metros/kilómetro.

  • Supongamos un tramo de 116 metros de longitud de una conducción de saneamiento en PVC (tramo T1) que tiene que transportar un caudal de 65,72 l/s cuya cota inicial es de 8,36 metros sobre el plano de referencia y la cota final de 5,91 metros. Si introducimos valores obtenemos la pendiente para ese tramo, en m/km.

Ahora nos vamos a la tabla de abajo. Y comenzamos a probar por un tubo de DN 200, a ver qué sucede.

Y lo que ocurre nos lo advierte la aplicación: debemos de aumentar el diámetro de tubo porque el caudal que debe de transportar excede al caudal a sección llena, que es el máximo posible para esa pendiente. Probamos por lo tanto con el siguiente diámetro de la serie: 250 mm.

Ahora sí. El caudal de cálculo es de 65,72 l/s y el caudal a sección llena es de 93,84 l/s, por lo tanto está bien elegido, ya que siempre debe ser aquél menor evidentemente. Además, recordemos que hay que dejar un volumen de aire para que circulen los gases por el interior del tubo. 

A continuación debemos de ir a la segunda pestaña de la hoja de cálculo, ya que para determinar las relaciones entre velocidades, caudales y altura de llenado en conducciones circulares a sección parcialmente llena, Thormann y Franke establecieron unos coeficientes correctores a la fórmula de Prandtl-Colebrook.

Si vamos a esa segunda hoja debemos buscar en la tabla el valor de la relación Qc/Q, es decir el valor 0,700. ¿Lo veis?

Para este valor (0,700) la tabla de Thormann y Franke nos da por una parte el valor de la relación h/D (0,626) y también el de vsp/v (1,06). Bueno, pues estos datos los introducimos en nuestra hoja de cálculo tal y como vemos a continuación:

Y ya está. Fácil ¿no? Nuestro tramo tiene un volumen de aire más que suficiente, ya que h/D es igual a 0,626 y la velocidad de circulación del fluido está en 2,46 m/s que, según el fabricante de tubos, es súper adecuada.

Os invito durante las vacaciones, que sé que no lo vais a hacer, a trastear un poco con diferentes posibilidades y combinaciones para comprender mejor el funcionamiento de la hoja de cálculo.

Y ya sólo me queda desearos todo lo mejor para estos días y el nuevo año.

Bye!

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