Hydraulica en riolering berekenen: een overzicht van de belangrijkste concepten

Bij het aanbrengen van een rioleringssysteem is het belangrijk om zorgvuldig te rekening te houden met de hydraulische berekening. Dit zorgt ervoor dat het systeem effectief werkt en voldoet aan de eisen van de normen en regels. In dit artikel worden de belangrijkste concepten van hydraulica en riolering berekenen besproken, met nadruk op de berekening van de diameter, het afschot, de capaciteit en de toepassing van materialen zoals PVC.

Hydraulische berekening van rioleringssystemen

Bij de hydraulische berekening van een rioleringssysteem gaat het erom dat het systeem voldoet aan de benodigde capaciteit en de juiste afvoer snelheid kan garanderen. Hierbij wordt gebruikgemaakt van de formule van Chézy, waarbij de snelheid van de vloeistof wordt bepaald op basis van de wandruwheid, de hydraulische straal en het verhang.

De formule van Chézy luidt:
$$ v = C \cdot \sqrt{R \cdot I} $$
waarbij: - $ v $ = de gemiddelde snelheid van de vloeistof (m/s) - $ C $ = Chezy-coëfficiënt (afhankelijk van de wandruwheid) - $ R $ = hydraulische straal (m) - $ I $ = het verhang (m/m)

De wandruwheid $ k $ is een belangrijk factor in de berekening. Voor PVC-riolering is de wandruwheid relatief laag, namelijk 0,25 tot 0,40 mm voor nieuwe buizen. Bij gebruik over 30 jaar wordt de wandruwheid vaak op 0,8 mm geschat. Betonnen buizen hebben een hogere wandruwheid van 3,0 mm na 30 jaar.

Dimensionering van de diameter

De diameter van de riolering is afhankelijk van het vereiste debiet en het afschot. Bij de berekening van de diameter wordt gebruikgemaakt van dimensioneringsgrafieken zoals die beschikbaar zijn in de NTR3216, die is gebaseerd op de NEN 3215. Hiermee kan de juiste diameter worden bepaald op basis van het vereiste debiet en het afschot.

In de praktijk wordt vaak gerekend met een vulling van maximaal 50% van de diameter (DWA) voor de afvoer. Dit is nodig om te voorkomen dat de afvoer niet voldoende kan worden gerealiseerd. Voor een nieuwe PVC-buis wordt vaak een diameter van 315 mm aangehouden bij een snelheid van minder dan 0,7 m/s.

Afschot en minimale afvoer

Het afschot van de riolering is van groot belang voor een goede afvoer. Het afschot dient ervoor te zorgen dat de vloeistof zich goed kan verplaatsen en geen verstoppingen ontstaan. Het minimale afschot voor een riolering is 5 mm per meter buis, wat overeenkomt met 0,5%. Dit is de aanbevolen waarde om te voorkomen dat er plasvorming ontstaat.

Afschot voor verschillende soorten afvoeren

Voor verschillende soorten afvoeren is het afschot verschillend: - Vuilwaterriolering: Het minimale afschot is 5 mm/m, maar vaak wordt een afschot van 10 mm/m aanbevolen. Dit is vooral belangrijk in keukens waar vet en vuil snel kunnen neerslaan. - Regenwaterriolering: Hier is het afschot minder belangrijk voor verstoppingen, maar wel voor de capaciteit. Een minimumafschat van 5 mm/m wordt aanbevolen. - Buitenriolering: Voor het buitenrioleringssysteem geldt een afschot van 0,5 tot 2 cm per meter buis. Dit is geregeld in de NEN 3215 richtlijnen.

De afvoerlengte en het aantal bochten spelen eveneens een rol in de berekening. Hoe langer de leidingen, hoe groter de kans op verstoppingen. Het aantal bochten beïnvloedt eveneens de capaciteit en het risico op verstoppingen. In de richtlijn NTR 3216 wordt een maximum van 135° richtingsverandering aangehouden. Bij drie gelijke bochten wordt een hoek van maximaal 45° toegestaan.

Materialeigenschappen en invloed op hydraulica

Het materiaal dat wordt gebruikt voor de riolering heeft invloed op de hydraulische eigenschappen. PVC-buizen hebben een lagere wandruwheid dan betonnen buizen, waardoor het beter is voor de afvoer. Dit maakt het mogelijk om kleinere diameters te kiezen, wat weer kan leiden tot lagere kosten en minder ruimtegebruik.

Voordeel van PVC-riolering

PVC-riolering biedt een aantal voordelen ten opzichte van andere materialen: - Lage wandruwheid: Hierdoor is de afvoersnelheid beter en kan er met kleinere diameters worden gewerkt. - Duurzaamheid: PVC is zeer duurzaam en heeft een langere levensduur in vergelijking met andere materialen. - Gemakkelijk aan te leggen: PVC is lichter en makkelijker te verwerken dan beton, wat het aannemelijk maakt voor gebruik in diverse situaties.

Vergelijking met betonnen buizen

Bij betonnen buizen is de wandruwheid hoger, namelijk 3,0 mm na 30 jaar gebruik. Dit betekent dat het systeem grotere diameters nodig heeft om een vergelijkbare capaciteit te garanderen. Daarnaast is het aansluiten van nieuwe buizen moeilijker en is er meer onderhoud nodig.

Tabel: Samenhang tussen diameter, snelheid en afschot

Belang van het afschot in de praktijk

In de praktijk is het belangrijk om te zorgen dat de riolering op het juiste afschot wordt aangelegd. Dit zorgt ervoor dat de vloeistof efficiënt kan worden afgevoerd en dat de kans op verstoppingen wordt beperkt. Daarnaast is het belangrijk om rekening te houden met de lengte van de leidingen en het aantal bochten.

Bij het aanleggen van een rioleringssysteem is het aan te raden om gebruik te maken van hydrodynamische modelleerprogramma’s, die helpen bij het bepalen van de juiste diameter en het juiste afschot. Deze programma’s zijn een aanvulling op de designbrochures van Pipelife en dienen niet als vervanging voor de evaluatie en het oordeel van een professionele ingenieur.

Conclusie

Het berekenen van een rioleringssysteem is belangrijk om ervoor te zorgen dat het goed werkt en voldoet aan de eisen. Hierbij spelen de hydraulica, de diameter, het afschot en het materiaal een cruciale rol. Door rekening te houden met deze factoren kan een effectief en duurzaam rioleringssysteem worden aangelegd. Het is daarom belangrijk om gebruik te maken van de juiste berekeningsmethoden en normen, zoals die beschreven staan in de NTR3216 en NEN 3215.

Bronnen

1. Hydraulica van buitensluizen
2. Accommodatie-omgeving en faciliteiten van Marriott Cancun
3. Rekentools van Pipelife
4. Beoordelingen van Marriott Cancun
5. Afschot riolering: wat is het?
6. Afschot riolering aanleggen