En mi días de posgrado, en la Universidad Central de Venezuela, una de las asignaturas obligatorias de la especialización de hidráulica era Mecánica de Arrastre de Sedimentos…
…desde mi punto de vista, una de las materias —junto con hidráulica avanzada— más complejas que teníamos.
En ella se habla de tamaño de partículas, de gravas, arcillas, limos y, en general, de cualquier material granular (sedimento) que viene arrastrado por el agua (ríos, conductos, etc.).
Pero bien, pese a lo complicado, logré aprobarla a punta de leer y leer, e investigar e investigar —no existían los buscadores de Internet de ahora, por cierto—.
En ese proceso de investigación, me enteré de que el hijo de Don Albert Einstein, el Ingeniero Hans Albert Einstein era (falleció en 1973) una eminencia en el campo del arrastre de sedimentos.
Así que, con este hijo, el padre de la teoría de la relatividad nos ha dejado un legado a la Hidráulica…
El Ingeniero Hans Albert Einstein planteó varias fórmulas/métodos para estimar, de forma probabilística, la cantidad de material depositado en el lecho de ríos.
Algo muy avanzado, al menos para mí. Y, probablemente, para la mayoría de los profesionales activos en el mundo.
Afortunadamente estas complejidades, en el caso del diseño de tuberías de alcantarillado —sea sanitario o sea pluvial—, no están presentes.
Te cuento...
Se supone que la pendiente que establecemos para determinado diámetro de colector de alcantarillado, debe garantizar una velocidad mínima del flujo que permita el arrastre de sedimentos. Hasta aquí seguimos pensando en Hans Albert Einstein.
Generalmente se habla de que con el tubo a sección plena (lleno de agua), la velocidad —la llamamos “Vc” en CLOACAS y DREN-URBA— sea igual o superior a 0,60 m/s.
Luego, hay quienes recomiendan que para el caudal real (sería el caudal de diseño del tramo) la velocidad — que llamamos “Vr” en CLOACAS y DREN-URBA—, sea igual o superior a 0,30 m/s.
Estos 0,30 m/s se supone se corresponden con la velocidad de deposición de un material equivalente a la grava fina. Así que, teniéndola en la tubería, garantizaríamos la autolimpieza del sistema.
Hay que decir que muchas normas que conocemos suelen definir como único parámetro de control a la velocidad a sección plena.
Está claro que nadie realiza el diseño considerando que la tubería estará llena al final de su período de diseño. Bueno, habrá quien llegue a realizar el diseño para el 90% de su capacidad (es decir, caudal de diseño igual al 90% del caudal a sección plena), pero no debería ser lo común.
Pero el problema estaría en que, en los primeros años de operación del sistema el caudal no es (no debería ser), ni por asomo, igual al de diseño…
…así que la tubería no estará llena (o cerca del caudal de diseño) por unos cuantos años.
Un problema, ¿no? ¡Deposición de sedimentos asegurada!
Una opción, para garantizar que esta sedimentación sea menor, tal como te he referido antes, es utilizar el criterio de diseño por velocidad real.
Es más exigente, claramente, aunque estemos utilizando para ello el caudal de diseño —y no el de sección plena del tramo—.
También, en el caso de CLOACAS, puedes utilizar el factor Multiplicador del caudal incluido en la configuración general del programa:
De esta forma puedes introducir un factor de reducción —podría asumirse que el caudal mínimo es el 20%-30% del caudal de diseño— y el programa determinará las velocidades reales del flujo para esa condición, indicándote con color rojo cuáles son los tramos que incumplen la condición de velocidad Real Mínima que hayas especificado en la configuración del proyecto.
¿A que es sencillo?
Una forma práctica de incluir el tema del arrastre de sedimentos en nuestros proyectos del día a día.
Programas para el Diseño de Alcantarillados (Sanitario y Pluvial)
Un Saludo.
Alfredo Simancas