Leiding ondergronds met overdruk ontwerpen

Afvoercapaciteit Het debiet   in een persleiding of drukriool wordt enerzijds bepaald door de capaciteit van de pomp en anderzijds door de weerstand die de leiding levert. Elke pomp heeft een specifieke pompkarakteristiek, die aangeeft wat de opvoerhoogte is als functie van het debiet. Elke persleiding heeft een leidingkarakteristiek, die het verband geeft tussen het debiet en de leidingweerstand. In zo'n leidingkarakteristiek wordt duidelijk dat dat drukverliezen in de leiding kwadratisch toenemen met de stroomsnelheid (en dus met het debiet). Het werkpunt van het systeem is de kruising van de pompcurve en de leidingkarakteristiek. Dit is een punt op beide grafieken waar de opvoerhoogte, de leidingweerstand en het debiet met elkaar in evenwicht zijn. Zie hierover ook de pagina Gemalen als onderdeel van een rioleringsmodel. De leverancier van de pomp en de leiding kan u informatie geven over de pompcurve en de leidingkarakteristiek. Stelsel van leidingen Het werkpunt treedt ook op bij uitgebreide stelsels waarbij meerdere pompen tegelijk water afvoeren naar dezelfde persleiding, of bij een vertakt of vermaasd stelsel. Bij meerdere leidingen geldt een vaste relatie tussen drukverlies en debiet: de leidingkarakteristiek wordt dan de netwerkkarakteristiek. Maximale belasting Voor drukriolering wordt een maximale belasting aan de zijde van de pomp gehanteerd van 3 à 5 m3/h. Voor persleidingen ligt die belasting doorgaans veel hoger. De snelheden moeten tijdens bedrijf tussen 0,7 m/s en circa 2,0 m/s liggen. Met deze ondergrens worden bezinkingen en afzettingen voorkomen. De bovengrens is afhankelijk van diverse afwegingen bij de pompkeuze. Deze hebben onder meer betrekking op pomprendement, pompkarakteristiek, kogeldoorlaat, energiekosten en waterslag. In het algemeen geldt: hoe hoger de stroomsnelheden, hoe sneller de leidingweerstand oploopt. Diameters De leidingen van drukriolering zijn meestal gemaakt van kunststof, namelijk van pvc of hdpe. Hiervoor worden de gangbare handelsmaten gebruikt. De diameters van de leidingen lopen uiteen van 63 mm tot 110 mm. Voor persleidingen worden diverse materialen gebruikt. Meest voorkomend zijn glasvezelversterkte kunststoffen, polyethyleen (pe), asbest-cement, staal en gietijzer. De diameters van deze leidingen lopen uiteen van 80 mm tot 700 mm. Afschot en hoogteligging Voor de afvoerende functie van leidingen onder druk is afschot niet (of slechts beperkt) relevant. Druk- of persleidingen worden juist gebruikt om het afvoeren van water onafhankelijk van afschot mogelijk te maken. De opvoerhoogte is bepalend voor de maximaal overbrugbare (horizontale) afstand. De opvoerhoogte is het verschil tussen pers- en zuigpeil (hoogteverschil tussen in- en uitlaat) plus weerstand in de leiding (dynamische leidingweerstand) en die van eventuele afsluiters, T-stukken en balkeerkleppen. Het lozingspunt moet wel het hoogste punt van de leiding zijn om een goede aanloop naar de pomp te hebben. Figuur A Formule voor het berekenen van de opvoerhoogte Vergroot afbeelding   Figuur B Formule voor het berekenen van de dynamische leidingweerstand Vergroot afbeelding Persleidingen en drukriolering moeten vrij diep in de grond liggen. De gronddekking beschermt de leidingen tegen vervorming door de bovengrondse belasting, maar beschermt deze ook tegen opvriezen (opvriezen kan plaatsvinden tot 0,6 m onder het maaiveld). De minimale gronddekking op leidingen onder druk is 0,8 m. Maar doorgaans is de dekking 1 m. Bij een grotere buis is een grotere dekking nodig. Op plaatsen met een zware bovengrondse belasting, zoals bij (spoor)wegen, is extra bescherming aan te raden. Dit kan worden gedaan door een mantelbuis of een overkluizing aan te brengen. Plaats (in het straatprofiel) Omdat leidingen onder druk minder afhankelijk zijn van het afschot, is het tracé minder afhankelijk van bijvoorbeeld het stratenpatroon, in tegenstelling tot het tracé van leidingen onder vrij verval. Vaak wordt voor het tracé van een drukriool of persleiding een zo kort mogelijke route tussen in- en uitlaat gekozen, zodat leidingverliezen beperkt blijven. Vooral in het buitengebied worden routes voor drukriolering langs wegen gekozen, zodat de leidingen goed bereikbaar zijn.  Op zettingsgevoelige locaties moet de ontwerper rekening houden met (marginale) extra verliezen doordat hoogteverschillen in de tijd kunnen veranderen.