Zanja, cama y relleno para tubería HDPE: el suelo es la mitad de la estructura

Casi todas las tuberías PE enterradas que se han desenterrado por deformarse, agrietarse en un accesorio u ovalarse más allá del límite tenían la tubería correcta. Lo que no tenían era el suelo correcto alrededor. El polietileno es una tubería flexible: bajo carga se deforma un poco, empuja lateralmente contra el suelo en los riñones y el suelo empuja de vuelta. Ese sistema tubería–suelo es el que soporta el tráfico y la cobertura. Quite el apoyo del suelo —un hueco bajo el riñón, relleno con terrones de arcilla, paso de maquinaria antes de compactar— y la tubería soporta la carga sola, para lo que nunca se diseñó.

Esta guía está escrita para la cuadrilla y el inspector. Sigue la zanja de abajo arriba, da en cada capa las cifras que importan y dice de qué norma sale cada una, para poder contrastarla con el pliego del proyecto. Donde ASTM y EN difieren, se dan ambas.

Por qué a una tubería flexible le importa el suelo y a una rígida no

La carga sobre una tubería enterrada viene de la columna de suelo encima y de todo lo que se mueve en superficie. Una tubería rígida resiste solo con la resistencia de su pared y se diseña con un factor de cama. Una tubería flexible se deforma bajo esa carga; al aplanarse, sus lados se desplazan hacia fuera contra el suelo de relleno, y la resistencia pasiva del suelo asume la mayor parte de la carga. En un relleno granular bien compactado, el suelo soporta la mayoría de la carga vertical y la rigidez anular de la tubería importa relativamente poco. En uno mal colocado, la tubería soporta mucho más de lo que le toca.

Ancho y profundidad de zanja

La zanja debe ser lo bastante ancha para colocar y compactar el relleno a los lados de la tubería, y no más. Una zanja más ancha no ayuda a la tubería y cuesta dinero rellenarla. El mínimo lo marca el ancho del equipo de compactación que tiene que trabajar en los riñones, por eso la cifra crece con el diámetro.

La profundidad de cobertura es la otra mitad. Bajo campos y aceras, 600 mm hasta la clave es el mínimo habitual; bajo carreteras sube a 900 mm–1,2 m según la autoridad, porque la tubería debe estar lo bastante profunda para que la carga de una rueda se reparta antes de llegar a la clave. Una cobertura menor bajo tráfico es posible con una losa de hormigón o un puente granular compactado, pero hay que diseñarlo, no improvisarlo.

Cama: 100 a 150 mm, y nunca roca

El fondo de la zanja se nivela en alineación y cota, y se retira y sustituye cualquier roca, bolo o punto duro. La capa de cama —100 mm mínimo para tubería pequeña, 150 mm por encima de DN400 y 150 mm mínimo sobre roca— se coloca y compacta antes de tender la tubería. Su misión es dar a la tubería apoyo uniforme en toda su longitud. Una tubería que descansa en dos puntos altos con un hueco entre ellos es una viga, y el polietileno es una mala viga.

• Material: clase I de ASTM D2321 (piedra triturada 6–20 mm) o clase II (arena y grava limpias). Sin arcilla, sin orgánicos, sin material helado.
• Tamaño máximo de partícula en cama y relleno lateral: 20 mm en tubería hasta DN400, 25 mm por encima. Las piedras grandes bajo una tubería son cargas puntuales que se quedan cincuenta años.
• Con nivel freático, use piedra triturada en vez de arena y agote la zanja antes de tender. La arena colocada en agua estancada no se compacta, se licúa.

Riñones y relleno lateral: la capa que hace el trabajo

Una vez la tubería sobre la cama, la zona de riñones —la cuña entre la cama y el eje de la tubería a cada lado— tiene que rellenarse y compactarse. Es la parte más difícil de hacer bien, porque el espacio bajo la curva de la tubería es incómodo de alcanzar, y la más importante, porque es el suelo en el que la tubería se apoya. Los huecos dejados aquí son la causa más común de deformación excesiva.

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   Colocar en tongadas de 150 mm

   Meta el material con la pala bajo el riñón hasta llenar la cuña y compacte cada tongada con pisón manual o plancha vibrante estrecha. No vierta la altura completa y compacte desde arriba; el material puentea sobre el riñón y deja un hueco.

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   Trabajar los dos lados a la vez

   Suba el relleno a ambos lados de la tubería en las mismas tongadas. Rellenar un lado primero empuja la tubería fuera de alineación y puede levantarla de la cama.

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   Llevar el relleno hasta 150–300 mm sobre la clave

   El relleno inicial continúa por encima de la tubería al menos 150 mm (ASTM D2321), o 300 mm si seguirá equipo pesado de compactación, para proteger la clave del compactador y de las piedras del relleno final.

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   Compactar al objetivo, no a ojo

   85 % del Proctor normal (ASTM D698) es el mínimo para el relleno bajo campos; 90 % es la práctica normal; 95 % bajo carreteras y donde lo exija el pliego. Un control con densímetro nuclear cada 50 m de zanja es un seguro barato.

Relleno inicial y relleno final

El relleno final no tiene función estructural hacia la tubería; su misión es reponer la superficie. Por eso el material propio suele servir y por eso se relaja el límite de tamaño. Lo que no debe hacer es dejar caer un bolo sobre 150 mm de relleno encima de la clave. Donde el material excavado no sirve —arcilla húmeda, escombro— el coste de importar relleno granular para toda la zanja es pequeño frente al de desenterrar la tubería.

Roca, nivel freático, carreteras y calor

• Zanja en roca: sobreexcave 150 mm bajo la tubería y asiente sobre piedra de clase I; nunca tienda directamente sobre roca ni sobre un fondo con roca sobresaliente.
• Nivel freático: agote hasta por debajo de la cama antes de tender, use relleno de piedra triturada drenante y considere un geotextil entre el relleno y el suelo natural donde los finos puedan migrar y lavar el apoyo.
• Bajo carreteras: cobertura al mínimo de la autoridad, 95 % Proctor en todo el relleno lateral y final, y ningún cruce dejado con relleno suelto bajo un carril en servicio, ni siquiera una noche.
• Calor: el PE se dilata y contrae unos 0,18 mm por metro y °C. Una tubería tendida al sol a 40 °C y rellenada tirará de sus accesorios cuando el terreno la enfríe a 15 °C. Serpentee ligeramente la tubería en la zanja, rellene en las horas frescas si es posible y nunca fije ambos extremos antes de que la tubería alcance la temperatura del terreno.

Probar antes de cerrar la zanja

En tubería a presión, la prueba hidrostática se hace con las juntas al descubierto y el cuerpo de la tubería rellenado: el relleno sujeta la tubería contra el movimiento bajo presión y las juntas expuestas dejan ver una fuga. En tubería por gravedad, un medidor de deformación o un mandril del 95 % del interior pasado tras el relleno demuestra la instalación; un mandril que se atasca dice dónde quedó hueco el riñón, que sale mucho más barato saberlo ahora que en la recepción.