Tensión tractiva

TENSIÓN TRACTIVA PARA VERIFICACIÓN DE AUTOLIMPIEZA1

1. Objetivo del presente trabajo: Las normativas municipales establecen los valores mínimos de diámetro y pendiente que deben tener las tuberías de desagües cloacales para ser capaces de conducir los sólidos habituales en forma aceptable. No obstante, los criterios para las pendientes resultan particularmente conservadores, pudiendoasegurarse un correcto funcionamiento con valores menores. El objetivo de este trabajo es mostrar el procedimiento de cálculo que permite verificar la aptitud de una tubería para permitir el arrastre de sólidos, utilizando pendientes inferiores a las previstas por las ordenanzas. Los procedimientos aquí incluidos son de uso corriente en los manuales de ingeniería hidráulica y resultan por ello aceptables ala hora de respaldar un proyecto.

2. Concepto de “Tensión Tractiva”: La Tensión Tractiva (τ ) cuantifica la capacidad que tiene un flujo para mover partículas que se encuentran en las paredes de un canal. Un canal está en condiciones de autolimpieza cuando la Tensión Tractiva supera la tensión crítica que inicia el movimiento de las partículas. Las normas recomiendan considerar para efluentesdomésticos 1,5 Pascales (Pa) como Tensión Tractiva mínima.

τ = γRhS 0 > 1,5 Pa
Donde:

γ = ρg ρ

(peso específico del fluido)

= 1000 Kg/m3 (densidad del fluido, en este caso agua)

g = 9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad)
⇒ γ = 1000 x 9,8 = 9800 N/m3 Rh es el Radio Hidráulico del flujo con [ Rh ] = m
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Trabajo realizado por Bach. Verónica Ulfe, Estudiante Colaborador Honorariode la Cátedra de Acond. Sanitario.

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S0 es la pendiente de la tubería 1 Pa = 1 N/m
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De la relación anterior se deduce que la Tensión Tractiva (τ ) será menor cuanto más reducido sea el flujo y consecuentemente el Radio Hidráulico ( Rh ) generado. Esto implica que, para verificar la condición de autolimpieza de un canal (τ > 1,5 Pa ), se debe considerar para el cálculo de la situaciónmás comprometida que la autolimpieza (superar el valor de tensión mínima admitido) se debe provocar como mínimo, una vez al día. Para ello es práctica habitual suponer que si una línea tiene al menos la descarga de un inodoro, el mismo se utiliza como mínimo una vez al día. Es por esto que, para verificar la condición de autolimpieza de una tubería de desagües cloacales, se establece un caudal Q =1,5 l/s (0,0015 m3/s) correspondiente a la descarga de un solo inodoro, que sería la situación más comprometida para el arrastre de los sólidos contenidos en la tubería. Si para ese caudal la Tensión Tractiva supera los 1,5 Pa entonces la tubería verifica la condición de autolimpieza, ya que para caudales mayores las condiciones serán más favorables.

3. Cálculo para cualquier caudal: Dado uncaudal cualquiera de superficie libre y una tubería de sección circular podrá determinarse la Tensión Tractiva. Utilizando la expresión de la fórmula de Manning:
1 1 Q = Cqφ 3 S 0 2 n 8

y despejando obtenemos:

Cq =
Donde:
3 Q es el caudal con [ Q ] = m /s

Qn

φ S0 2

8 3

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n = 0,013 (número de Manning para tuberías de hormigón prefabricadas para sanitaria o de material
plásticotipo PVC, polipropileno, etc.)

φ

es el diámetro de la tubería

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Tabla de coeficientes geométricos, velocidad y caudal para tuberías circulares
y/d 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.480.49 0.5 Ca 0.00133 0.00375 0.00687 0.01054 0.01468 0.01924 0.02417 0.02943 0.03501 0.04088 0.04701 0.05339 0.06000 0.06683 0.07387 0.08111 0.08854 0.09613 0.10390 0.11182 0.11990 0.12811 0.13646 0.14494 0.15355 0.16226 0.17109 0.18002 0.18905 0.19817 0.20738 0.21667 0.22603 0.23547 0.24498 0.25455 0.26418 0.27386 0.28359 0.29337 0.30319 0.31304 0.32293 0.33284 0.34278 0.35274 0.36272 0.37270...