Diseño hidráulico del tubo corrugado
Capacidad por gravedad con Manning y selección por caudal.
Actualizado el · Responsable de contenido: Francisco Sanchez G., HDPE CHILE
Diseño hidráulico
El tubo corrugado trabaja como conducto a gravedad (con superficie libre o a sección llena sin presión). Se calcula con la ecuación de Manning:
Q = (1/n) · A · R^(2/3) · S^(1/2)
donde Q es el caudal (m³/s), n el coeficiente de rugosidad de Manning, A el área de flujo (m²), R el radio hidráulico (m; en tubo lleno, R = Di/4) y S la pendiente (m/m). Para tubo corrugado de interior liso se usan valores de n del orden de 0,010 a 0,012 según el fabricante y la práctica de diseño; el valor menor da mayor capacidad. Los cálculos de esta sección usan n = 0,012, que es conservador.
Capacidad a sección llena
| DN/ID (mm) | Pendiente 0,5 % Q · v | Pendiente 1 % Q · v | Pendiente 2 % Q · v |
|---|---|---|---|
| 400 | 159,5 · 1,27 | 225,6 · 1,80 | 319,1 · 2,54 |
| 500 | 289,3 · 1,47 | 409,1 · 2,08 | 578,5 · 2,95 |
| 600 | 470,4 · 1,66 | 665,2 · 2,35 | 940,7 · 3,33 |
| 700 | 709,5 · 1,84 | 1.003,4 · 2,61 | 1.419,0 · 3,69 |
| 800 | 1.013,0 · 2,02 | 1.432,5 · 2,85 | 2.025,9 · 4,03 |
| 900 | 1.386,8 · 2,18 | 1.961,2 · 3,08 | 2.773,5 · 4,36 |
| 1000 | 1.836,6 · 2,34 | 2.597,4 · 3,31 | 3.673,2 · 4,68 |
Con n = 0,010 el caudal y la velocidad aumentan en un 20 %. Para tubo parcialmente lleno, la capacidad y la velocidad se corrigen según la relación de llenado (curvas de Manning).
Velocidades y pendientes
- Velocidad mínima de autolimpieza: como criterio habitual de diseño, del orden de 0,6 m/s a sección llena o a caudal de diseño, para evitar la sedimentación en redes de aguas servidas.
- Velocidad máxima: la fija el proyecto y la normativa; la superficie interior lisa de HDPE resiste bien la abrasión, pero las velocidades altas generan resaltos y conviene disiparlas en las cámaras.
- Pendiente mínima que garantice la velocidad de autolimpieza y pendiente máxima acorde con los anclajes del terreno.
- Cambios de dirección y de diámetro en cámaras de inspección, no en el tubo.
Un colector de DN/ID 400 mm con pendiente de 1 % conduce a sección llena ≈ 226 L/s a 1,80 m/s (Manning, n = 0,012).
Si el caudal de diseño es 160 L/s, la relación Q/Q llena es 0,71: el tubo trabaja a menos de su capacidad y la velocidad real (≈ 1,95 m/s) es suficiente para autolimpiarse.
Selección por caudal y diámetro
Para elegir el diámetro de un colector se sigue este procedimiento:
- Fijar el caudal de diseño Q (aguas lluvias, aguas servidas o drenaje) según el proyecto.
- Fijar la pendiente S que permite el terreno, respetando la pendiente mínima de autolimpieza.
- Elegir el diámetro cuya capacidad a sección llena sea mayor que Q. En redes de aguas lluvias suele exigirse un margen de capacidad; en alcantarillado, un máximo de relleno del tubo, según la normativa del proyecto.
- Verificar la velocidad: mayor que la de autolimpieza (≈ 0,6 m/s) y menor que la máxima admitida.
- Verificar el diámetro mínimo que exija la normativa de la red y el aguas arriba.
- Verificar la rigidez SN con el cálculo estructural (página «Rigidez SN»), que es independiente del cálculo hidráulico.
DN/ID 500 mm conduce ≈ 409 L/s: no alcanza.
DN/ID 600 mm conduce ≈ 665 L/s a 2,35 m/s: alcanza, con Q/Q llena = 0,75 y velocidad real ≈ 2,58 m/s, suficiente para autolimpiarse.
Tubo corrugado
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¿Cómo se calcula la capacidad de un tubo corrugado?
Con la ecuación de Manning, Q = (1/n) · A · R^(2/3) · S^(1/2); para tubo de interior liso se usan valores de n del orden de 0,010 a 0,012.
¿Qué velocidad mínima se recomienda?
Del orden de 0,6 m/s a sección llena o a caudal de diseño, para evitar la sedimentación en redes de aguas servidas.
¿El tubo corrugado se usa a presión?
No: trabaja como conducto a gravedad, con superficie libre o a sección llena sin presión.