Ejemplo de cálculo de la pendiente del alcantarillado: fórmulas y normativas tecnológicas

El sistema de alcantarillado es una red de tuberías, nodos funcionales, módulos y componentes estándar. El conjunto completo está diseñado para garantizar el paso sin obstáculos de las aguas residuales. Es evidente que el movimiento espontáneo de las aguas residuales domésticas en las tuberías es posible si se respeta la pendiente durante su instalación.

En el artículo que le ofrecemos, aprenderá cómo se realiza el cálculo de la pendiente del alcantarillado. No es un valor arbitrario: la inclinación debe garantizar el movimiento de las aguas residuales a la velocidad necesaria para el funcionamiento normal del sistema. Le explicaremos cómo se determina este parámetro importante para el alcantarillado.

Disposición de la red de alcantarillado: reglas y normas

La instalación de alcantarillado doméstico y de cualquier otro tipo se explica claramente en los SNiP. Además, las aclaraciones contenidas en los documentos son normas y reglas que los constructores profesionales cumplen estrictamente.

La construcción doméstica por uno mismo, por supuesto, difícilmente puede equipararse a la actividad profesional. Pero esto no exime al maestro de obras doméstico de las obligaciones de instalación. Por lo tanto, se recomienda que cada constructor sepa cómo se realiza el cálculo del alcantarillado.

La construcción de comunicaciones de alcantarillado en edificios residenciales conlleva la necesidad de realizar cálculos. El objetivo principal de los cálculos del alcantarillado es cumplir con las normas permitidas de pendiente de las tuberías y adaptarse a las condiciones del entorno de operación. Ignorar los cálculos conlleva problemas graves.

Parecería, ¿para qué adentrarse en todos los detalles de los cálculos? ¿Acaso cambiará algo radicalmente en el sistema de alcantarillado si se hace la pendiente de las tuberías un poco menor o un poco mayor que los parámetros existentes de los SNiP?

Así pues, la práctica de operación de las comunicaciones muestra que incluso pequeñas desviaciones de los valores de pendiente con respecto a las normas establecidas pueden alterar el funcionamiento normal del sistema de alcantarillado.

Por ejemplo, el propietario de una casa particular hace el alcantarillado por sí mismo y no domina el método de cálculo. Él toma y establece la pendiente de las tuberías «a ojo». Como resultado, obtiene un valor de pendiente del alcantarillado doméstico inferior a las cifras normativas.

Si durante la instalación del sistema de alcantarillado en una casa o en instalaciones industriales no se respetan las normas de inclinación de las tuberías, se viola el principio de autolimpieza de las redes de alcantarillado. Esto provoca la formación periódica de obstrucciones, teniendo que realizar limpiezas no planificadas de las comunicaciones con frecuencia.

La velocidad del flujo de aguas residuales domésticas disminuye, primero se forman obstrucciones menores, luego masivas y difíciles de desatascar. Finalmente, la línea se obstruye por completo, y la tarea de una limpieza general pasa a primer plano. Y este funcionamiento del sistema, con una inclinación insuficiente de las tuberías, promete una constancia envidiable de obstrucciones y malos olores.

Otro aspecto: un técnico no profesional instala el alcantarillado con una inclinación que excede los valores normativos. Una pendiente excesiva de las tuberías de alcantarillado aumenta la velocidad del flujo líquido, pero al mismo tiempo se produce el llamado 'efecto de separación'.

El líquido que fluye a una velocidad superior a la de autolimpieza se separa de la masa sólida que permanece en las paredes de las tuberías. Con el tiempo, las masas residuales se acumulan y se obtiene el mismo resultado: obstrucción, olores, limpieza.

Los valores de inclinación correctamente establecidos son la garantía de un funcionamiento duradero y fiable del sistema.

Acerca del cálculo de redes de alcantarillado

La velocidad del flujo de aguas residuales domésticas a la que se logra el efecto de autolimpieza se calcula matemáticamente mediante la fórmula:

Esta fórmula matemática se aplica para el cálculo del alcantarillado doméstico e industrial. En particular, mediante la fórmula se calcula la pendiente necesaria de las tuberías de alcantarillado.

Notaciones:

• V – velocidad de movimiento del medio líquido (no menos de 0,7 m/s);
• H/d – grado de llenado de la tubería de alcantarillado (no menos de 1/3 del volumen);
• K – coeficiente de resistencia, que depende del material de la tubería (0,5 – plástico, vidrio; 0,6 – otros).

La práctica de la instalación de alcantarillado doméstico e industrial admite situaciones en las que no es posible cumplir las condiciones calculadas por la fórmula indicada debido al bajo caudal de las aguas residuales.

Para este caso, se recomienda instalar tuberías de un diámetro de hasta 50 mm con una pendiente de 3 mm por metro de longitud. Las tuberías de 85 a 100 mm de diámetro se colocan cumpliendo la norma de pendiente de 2 mm por metro de longitud. En cualquier caso, el valor máximo permitido de la norma de pendiente puede ser de 15 mm por metro de longitud, pero no más.

Si en el sistema de redes de alcantarillado se utiliza un mecanismo de canaletas para el transporte de aguas residuales, también existe una normativa para este caso. Así, el nivel de llenado de las canaletas no debe superar 0,8 veces su altura. El ancho de la canaleta de alcantarillado no puede ser inferior a 200 mm.

Además, el ancho de la canaleta se determina en función del cálculo de las propiedades hidráulicas del sistema y de las características constructivas de este elemento. Así, las canaletas de alcantarillado con una altura superior a 500 mm no deben tener un ancho inferior a 700 mm.

El sistema de canaletas de alcantarillado, al igual que el de tuberías, se instala cumpliendo con las normas de pendiente establecidas. Además, los sistemas de canaletas se construyen teniendo en cuenta las dimensiones de los elementos individuales de la línea, en función de la altura y el ancho.

Las bandejas en la construcción de alcantarillado se utilizan en la instalación de sistemas pluviales y de drenaje. Con el cálculo de la pendiente de las tuberías de drenaje lo familiarizará un artículo que le recomendamos encarecidamente leer.

Las aguas residuales con un alto contenido de sólidos en suspensión se evacuan a través de líneas de alcantarillado construidas con una pendiente, cuyo valor también se determina mediante cálculo, considerando la garantía de velocidades autolimpiantes del fluido en las tuberías.

El llenado de las tuberías se normaliza al valor de 1/3 de su volumen. Generalmente, este tipo de aguas residuales proviene de productos industriales, donde los sólidos en suspensión son partículas de metales y otras sustancias sólidas.

Otras normas (reglas) de instalación

Las disposiciones de la documentación normativa abordan tanto las características del equipo utilizado en el sistema de alcantarillado como los detalles de la propia instalación.

Equipamiento de comunicaciones cerradas

Para la mayoría de los casos de diseño de comunicaciones sanitarias domésticas, las normas (reglas) prevén la ejecución de líneas de tuberías cerradas. Este esquema funciona tradicionalmente según el principio de movimiento de aguas residuales domésticas y fecales por gravedad.

En algunos objetos (generalmente industriales), donde se evacuan aguas residuales sin olores ni vapores peligrosos, es admisible realizar comunicaciones basadas en canales por gravedad. Para ello, se requiere equipar las líneas de canales con un dispositivo de sifón.

La colocación de tuberías de alcantarillado siempre se realiza en línea recta. Para crear giros, desvíos y bifurcaciones se utilizan elementos de montaje adicionales. Desde el punto inicial de montaje de la línea hasta su finalización completa, se debe mantener un cambio uniforme de la pendiente según los cálculos.

Si se considera el sistema en planta, cada tramo individual de las comunicaciones de alcantarillado se monta estrictamente en línea recta. Si se requiere cambiar la dirección de la colocación de las tuberías, se utilizan componentes de montaje estándar (codos, cruces, tes, transiciones, etc.).

No es admisible cambiar los valores calculados de la pendiente de las tuberías de alcantarillado en un tramo individual de una línea terminada, instalada en posición horizontal.

¿Qué tuberías son adecuadas para el sistema?

En relación con las redes de alcantarillado (doméstico, industrial), y con énfasis en las propiedades de resistencia a la corrosión y solidez, se utilizan diferentes modificaciones de tuberías para la instalación de alcantarillado.

Para las comunicaciones hechas según el principio de gravedad, los materiales de las tuberías son:

• conexiones poliméricas;
• hierro fundido;
• hormigón;
• vidrio;
• fibrocemento.

Los criterios y reglas para la selección de tuberías para alcantarillado exterior se presentan aquí. La información que le recomendamos será útil para todos los propietarios cuidadosos de terrenos rurales planificados para su acondicionamiento.

Para las comunicaciones que transportan líquidos a presión, se fabrican tuberías de los siguientes materiales:

• polímeros;
• hierro fundido;
• fibrocemento;
• hormigón armado.

Las líneas de alcantarillado de acción interna se montan de una de dos formas: abierta / oculta. Independientemente del método de colocación, las tuberías poliméricas han ganado gran popularidad en la instalación. Con las pautas para elegir las mejores tuberías para alcantarillado lo familiarizará el artículo que le recomendamos.

Se permite colocar tuberías de alcantarillado de plástico en el suelo por debajo del nivel de los pisos de los edificios. Pero se debe tener en cuenta la carga que recae sobre la zona con dichas comunicaciones.

Las piezas más comunes de las comunicaciones de alcantarillado. Los tubos de plástico y todos los accesorios necesarios se utilizan en la instalación de redes de diferentes propósitos. Para los propietarios de viviendas particulares, es una forma económica de instalar alcantarillado en la casa.

Los accesorios de plástico se consideran universales y se pueden aplicar con éxito en redes interiores y exteriores.

Características de la instalación de columnas

La instalación de montantes dentro de edificios residenciales se realiza en canales, pozos, cajas. Su diseño debe cumplir con las normas de seguridad contra incendios. Los pozos, cajas, canales, etc., deben estar equipados con paneles desmontables.

A través de la extracción de los paneles se garantiza el acceso a las comunicaciones. Se permite utilizar paneles desmontables hechos de materiales combustibles si la línea de alcantarillado está compuesta por tubos de cloruro de polivinilo. Los paneles de los pozos donde se colocan tubos de polietileno generalmente se fabrican con materiales incombustibles.

Líneas abiertas y cerradas

Se permite realizar la instalación de tuberías de alcantarillado abiertas hechas de plástico dentro de las zonas de ático de edificios residenciales, así como en las zonas de sótanos.

Los lugares de transición de los montantes de alcantarillado desde el área de la vivienda al área del ático deben sellarse con mortero de cemento, con un espesor de al menos 20-30 mm. Con la misma mezcla se protege el área de la tubería por encima del nivel del techo en 80-100 mm, y antes de sellar con cemento se aplica un material impermeabilizante sobre la superficie de la tubería.

Está prohibido colocar líneas de alcantarillado internas en la estructura de los pisos, dentro de las paredes, en el área del techo de las habitaciones del parque de viviendas. Estos mismos requisitos también se aplican a una serie de edificios y locales de otro uso donde se prevé un régimen sanitario especial.

Si es necesario tender una tubería de derivación desde el lavabo de la bañera o el fregadero de la cocina, esto se hace por encima del nivel del piso utilizando medios de impermeabilización y posterior revestimiento de la zona de instalación.

Parte del sistema de alcantarillado doméstico es el montante de ventilación. Es una parte integral de un alcantarillado doméstico ejecutado profesionalmente. Las normas y reglas de instalación también se aplican a los montantes de ventilación del alcantarillado doméstico. Por ejemplo, se especifican los tamaños mínimos permitidos del diámetro de los tubos utilizados.

No se permite combinar alcantarillado doméstico e industrial si los efluentes industriales contienen líquidos tóxicos o inflamables. Las redes de alcantarillado de cualquier tipo, cuyo diseño prevea la descarga de aguas residuales al alcantarillado exterior, deben estar equipadas con columnas de ventilación.

Los extremos superiores de las tuberías de ventilación deben sacarse a través del espesor del tejado y elevarse a una altura:

1. Para cubiertas planas (al menos 300 mm).
2. Para cubiertas inclinadas (al menos 500 mm).

La distancia horizontal desde la salida de la columna hasta las ventanas y balcones cercanos del edificio debe ser de al menos 4 metros.

Colocación de tuberías de alcantarillado

La colocación de la tubería de alcantarillado con pendiente es solo una parte de los requisitos para la instalación general de la red de alcantarillado. También se deben tener en cuenta las normas establecidas para la colocación de las tuberías, en función de los riesgos de daños y roturas.

Estas normas se deben a la acción de cargas temporales y permanentes sobre las comunicaciones. Por ejemplo, en condiciones domésticas, la instalación de tuberías de alcantarillado dentro de los edificios se realiza a una profundidad de al menos 100 mm, tomando como puntos de referencia la superficie del piso y la pared exterior superior de la tubería de alcantarillado.

Las tuberías de alcantarillado doméstico interno instaladas en lugares de posibles impactos mecánicos, se recomienda protegerlas mediante la restricción del acceso directo a ellas. Para estos fines se utilizan rejillas protectoras, bandejas, canales, etc.

Si la tubería se encuentra por debajo del nivel de congelación estacional de los estratos del suelo, se debe aplicar la tecnología de aislamiento de tuberías de alcantarillado. La espuma rígida de poliuretano es un candidato adecuado como aislante moderno. También se aíslan las tuberías de alcantarillado con lana mineral con impermeabilización previa.

Una de las posibles opciones de aislamiento térmico para la línea de alcantarillado. Para el aislamiento térmico de las tuberías de alcantarillado doméstico se pueden utilizar diversos materiales, pero siempre se da prioridad a los aislantes con baja inflamabilidad o que carecen por completo de ella.

Cuando la zanja es el lugar de instalación de las comunicaciones, después de excavarla con la pendiente calculada y antes de colocar las tuberías, se recomienda compactar el suelo. Los trabajos de compactación se realizan en el área del fondo de la zanja en toda su longitud.

Es necesario compactar el suelo a una profundidad de al menos 200-300 mm. Después de realizar estas operaciones, se vierte grava en la zanja con la pendiente calculada o se colocan bandejas y luego se colocan las tuberías de alcantarillado en las bandejas.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Reflexiones interesantes e instructivas sobre la pendiente correcta de la tubería de alcantarillado:

La organización de las aguas residuales domésticas y fecales – no es una tarea tan sencilla como podría imaginarse un ciudadano inexperto. Los profesionales en el ámbito de las comunicaciones domésticas y comerciales saben: es necesario calcular la disposición de las redes de alcantarillado en cada caso de su construcción, independientemente de si se realiza la instalación para una casa particular o se trata de un sistema de uso industrial.

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