Características de las redes de saneamiento

En la Orden de 15 de septiembre de 1986 por al que se aprueba el “Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Tuberías de Saneamiento de Poblaciones”, establece las condiciones para la realización de suministros, explotación de servicios o ejecución de las obras y colocación de los tubos, uniones y demás piezas especiales para formar conducciones de saneamiento. Describe las condiciones generales que deben cumplir los elementos de las redes de saneamiento, las características de los elementos complementarios (pozos de registro, sumideros, acometidas de edificios, cámaras de descarga y aliviaderos), los materiales recomendados para cada situación particular y los ensayos que se deben realizar para garantizar la estanqueidad y funcionalidad de los elementos del sistema.

A continuación se indican los requisitos que deben cumplir los elementos de las redes de saneamiento:

• Selección de conducciones : utilización de diferentes materiales y morfología de los tubos en función de la tipología de agua residual a derivar, de la posibilidad de deposición de sedimentos en el interior de la red, del lugar de ubicación del sistema, etc.
• Estanqueidad : para evitar infiltraciones y exfiltraciones, tanto de caudal como de contaminación
• Resistencia a esfuerzos estáticos y dinámicos
• Minimización de la septicidad : mediante ventilación para evitar condiciones anaerobias
• Lisura interior: para evitar pérdidas de carga innecesarias en la conducción y para evitar rugosidades donde se acumulen los sedimentos

El objetivo es determinar la sección y dimensiones de los colectores. Debe tenerse en cuenta lo siguiente:

• Caudal medio, punta, mínimo, de pluviales y máximo calculados o estimados
• Selección de sistema unitario o sistema separativo: el sistema unitario recoge en un único colector las aportaciones de la población y las de lluvia; el sistema separativo transporta las aguas negras en un colector y las aguas blancas en otro recibiendo tratamientos diferentes. Se deben analizar las ventajas y desventajas de la implementación de uno u otro sistema y la aplicabilidad al caso que se esté contemplando
• Velocidades máximas y mínimas de circulación en la red: el valor máximo de circulación del agua residual en la red estará limitado por la abrasión de los materiales de la red; el valor mínimo de velocidad deberá permitir el arrastre de los sedimentos de la red que disminuyen la capacidad portante y producen olores derivados de fermentaciones anaeróbicas
• Funcionamiento hidráulico de la red: pérdidas de carga lineales y localizadas: determinarán la necesidad o no de sistemas de bombeo
• Variación de los caudales : diaria, estacional, etc.
• Selección de los materiales de la red en función de las aguas transportadas (determinarán su capacidad de resistencia a la corrosión, resistencia a la abrasión, comportamiento ante el golpe de ariete, etc.)
• Sistemas de ventilación, limpieza, registro y visita

Para un caudal de aguas residuales constante, se podrían admitir velocidades mínimas de 0,3 m/s, pero al ser muy variable, se debe diseñar con velocidades superiores para que, en el caso de formación de depósitos al disminuir el caudal, puedan ser arrastrados una vez aumente.

La velocidad mínima admisible en redes unitarias no debe ser inferior a 0,6 m/s. En caso de redes separativas, podría disminuir hasta 0,5 m/s debido a menores variaciones de caudal.

La velocidad límite superior suele establecerse en 3 m/s para caudal punta de aguas negras y 5 m/s para el caudal máximo a transportar en tiempo de lluvia. También es recomendable 5 m/s la velocidad máxima recomendad en redes pluviales.

Con los límites mínimo y máximo de velocidad y conociendo el caudal, debe determinarse la sección, fijando una pendiente dentro de los límites marcados por la topografía local.

El objetivo del diseño hidráulico, es que la sección seleccionada presente unas características hidráulicas tales que, con una pendiente determinada y ante la variación de caudal, la velocidad se mantenga lo más constante posible. Esta condición es difícil de alcanzar en sistemas unitarios, por lo que dentro de la sección prevista se establece una sección reducida “cuna de negras” por donde circularán las aguas negras.

El diámetro interior mínimo recomendable es de 300 milímetros. Asimismo, es frecuente que quede al menos un 15-20% de la altura libre para permitir la circulación de aire y las condiciones aerobias en el interior de la red evitando así putrefacciones y olores (protección contra la septicidad).

Las secciones pueden ser visitables y no visitables y adoptar diferentes formas: canal, circular, oval, secciones especiales… la sección circular es la que normalmente se utiliza.

Según la Guía Técnica sobre redes de saneamiento y drenaje urbano, los materiales a emplear en conducciones que integran las redes de saneamiento y drenaje más utilizados en España son los siguientes:

1. Tubos de hormigón en masa o armado sin camisa de chapa
2. Tubos de fundición dúctil
3. Tubos de gres
4. Tubos de PVC-U de de pared compacta
5. Tubos de PE de pared compacta
6. Tubos de PVC-U, PE o PP de pared estructurada
7. Tubos de PRFV

  Algunas particularidades de los materiales, recogidas en la citada Guía Técnica, merecen ser indicadas:

       1. Tubos de hormigón de sección circular sin camisa de chapa

• El tubo de hormigón en masa está formado por una pared de hormigón, que le confiere estanquidad, y que no contiene armadura alguna, o si la lleva no tiene función estructural
• El tubo de hormigón armado está formado por una pared de hormigón que le confiere estanquidad y por una o más capas de armadura transversal y longitudinal con función estructural. Deberá tener simultáneamente armaduras transversales y longitudinales, las cuales se deben soldar en sus puntos de unión para mantener la forma y separación deseadas. La armadura resistente es la transversal ya que al ser la flexión longitudinal despreciable, la armadura longitudinal se dispone de acuerdo con criterios constructivos, ya que su principal fin es servir de soporte a las espiras para impedir la deformación de éstas
• El tubo de hormigón armado con fibras de acero está formado por una pared de hormigón que le confiere estanquidad y por una armadura constituida por fibras de acero uniformemente distribuidas, al objeto de mejorar las características mecánicas del tubo
• Se limitan a los casos en los que no haya presión hidráulica interior (los tubos de hormigón armado sin camisa de chapa pueden soportar pequeñas presiones, del orden de 0,1 N/mm²)
• Los procedimientos para fabricación de los tubos son compresión radial, vibrocompactación o vertido en moldes verticales y vibración o combinaciones de ellos
• Según la vigente Instrucción de hormigón estructural (EHE-08), cuando las tuberías estén situadas en ambientes agresivos o hayan de transportar aguas residuales especialmente agresivas, se deberán emplear cementos resistentes al ataque químico, tales como cementos resistentes a los sulfatos, cementos puzolánicos (con materiales silíceos o alumino-silíceos) o cementos siderúrgicos

      2.  Tubos de gres

• El gres empleado procede de arcillas plásticas, las cuales estarán cocidas hasta su vitrificación, pudiendo estar o no vidriada la superficie interior y/o exterior de los tubos
• Son utilizados en el caso de diámetros medios
• Son de aplicación exclusivamente para saneamientos en lámina libre, aunque admiten pequeñas presiones hidráulicas interiores
• Se utilizan tanto en instalaciones enterradas como en hincas
• Excelentes cualidades frente a la agresividad química y la abrasión mecánica, estando su empleo recomendado para vertidos muy agresivos, como por ejemplo determinadas aguas residuales industriales
• Admite velocidades de circulación del agua elevadas
• Es un material muy frágil ante impactos puntuales

      3. T ubos de policloruro de vinilo no plastificado (PVC-U) de pared compacta

•   El diámetro nominal superior normalizado es 1.000 milímetros
• Se pueden emplear tanto para lámina libre como bajo presión hidráulica interior
• El procedimiento de fabricación es la extrusión
• Gran ligereza y baja rugosidad, así como elevada resistencia al ataque químico
• El material tiene un alto coeficiente de dilatación térmica y con el tiempo disminuye su resistencia y elasticidad (regresión)

       4.  Tubos de polietileno (PE) de pared compacta

• Se pueden emplear tanto para lámina libre como bajo presión hidráulica interior
• El diámetro nominal superior normalizado es 1.600 milímetros
• Utilización muy frecuente en emisarios submarinos, en instalaciones sin apertura de zanja (perforación horizontal dirigida o bursting) o en rehabilitación de conducciones existentes
• Gran ligereza y baja rugosidad, así como elevada resistencia al ataque químico o a la acción de terrenos agresivos
• Elevada resistencia a tensiones y deformaciones con cargas instantáneas (buena resistencia al golpe de ariete)
• El material tiene un alto coeficiente de dilatación térmica y con el tiempo disminuye su resistencia y elasticidad (regresión)

      5. Tubos de materiales termoplásticos PVC-U, PE o PP de pared estructurada

• Son fabricados a partir de un material termoplástico cuya pared no es maciza, sino que tiene aligeramientos, con objeto de disminuir la materia prima en su producción (ahorro en torno al 60%)
• El material tiene un alto coeficiente de dilatación térmica y con el tiempo disminuye su resistencia y elasticidad (regresión)
• El procedimiento de fabricación es la extrusión
• Son de aplicación exclusivamente para saneamientos en lámina libre

        6.  Tubos de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV)

• Formados por una resina de poliéster, fibras de vidrio y cargas estructurales
• Se pueden emplear tanto para lámina libre como bajo presión hidráulica interior
• El diámetro nominal superior normalizado es 3.000 milímetros
• El espesor del tubo está dividido en tres partes diferenciadas entre sí: revestimiento interior (resina), parte estructural (resina + fibra de vidrio + arena silícea u otro material inerte), revestimiento exterior (resina)
• Las longitudes habituales son de 6 ó 12 metros

      7.  Tubos de fundición dúctil

• El diámetro nominal superior normalizado es 2.000 milímetros
• Se pueden emplear tanto para lámina libre como bajo presión hidráulica interior
• Al ser un tubo flexible en diámetros grandes (y por tanto resistiendo las solicitaciones deformándose y con el empuje pasivo del terreno), las características y el grado de compactación de los materiales a colocar alrededor de la tubería adquieren gran importancia, lo que obliga a una cuidadosa ejecución en obra
• Requiere revestimientos o bien sistemas de protección catódica