Drenajes Sifónicos

Descripción

Los Drenajes Sifónicos  contienen los elementos básicos de cualquier sistema de drenaje pluvial como son: el cuerpo de drenaje, anillo intermitente, domo colador y piezas de cierre. Sin embargo, lo que hace distintos es su deflector de aire, creado y probado para prevenir que el aire entre en la tubería del sistema en los flujos pico, lo que hace que el flujo sea inducido por una acción natural hidráulica de sifón.

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A diferencia de los drenajes de techo tradicionales, los Drenajes Sifónicos, no están diseñados con un diámetro grande o con un recipiente colector profundo, ya que operan a través de una presión subatmosférica generada en la parte inferior del deflector y la salida. La profundidad del agua que se mantenga en el techo dependerá únicamente del valor de resistencia del conjunto del drenaje mientras que este opere bajo condiciones sifónicas. Cualquier efecto de vertedero en el cuerpo del drenaje se reduce en intensidad, y el flujo es determinado por el efecto hidráulico inercial simple del flujo de una presión alta (la presión atmosférica en la superficie del techo) a una presión baja (la presión al interior del sistema de tuberías).

A diferencia de un sistema de drenaje de techo tradición, el sistema de Drenajes Sifónicos, está diseñado para operar con la tubería completamente llena de agua durante una tormenta. El sistema incluye varios drenajes conectados a un colector horizontal que va a dar a un punto conveniente en el que se efectúa una transición a un tubo vertical que, al llegar al nivel del suelo, está conectado por medio de tuberías a un registro con ventilación o una cámara de inspección en donde el agua es descargada, por medio de la presión atmosférica, a baja velocidad al interior del sistema de manejo de aguas pluviales.

APLICACIONES

  • Amplias superficies techadas, como aquellas que se encuentran en fábricas, bodegas, aeropuertos, centros de convención, estadios, centros comerciales etc
  • Opción económicamente viable en proyectos de captura y aprovechamiento de agua pluvial
  • La versatilidad del sistema, permite que sea  instalado con tuberías de diferentes materiales, como PVC, Acero, Hierro Dúctil, etc.

VENTAJAS

  • Ahorro significativo en cuanto a tiempo y dinero, ya que se requieren diámetros menores
  • Reducción de mano de obra e instalaciones bajo losa, instalación sin pendientes y menos bajantes verticales.
  • Flexibilidad en la ubicación de la descarga.
  • Mayores velocidades de flujo.
sifonico vs tradicional

Cómo funciona

Los sistemas de Drenaje Sifónico inducen el flujo requerido creando una ruta continua de diámetro completo para el paso del agua, haciendo que la inclinación no resulte necesaria. El flujo de diámetro completo en un sistema de drenaje sifónico de techo se obtiene a través de una acción hidráulica natural, y no es producido por algún tipo de parte móvil, accesorio especial o control en la red de tuberías. Tampoco requiere servicios tales como electricidad, aire comprimido, vacío, etc.

 

PROCESO DE ACCIÓN SIFÓNICA

  • La toma aloja un deflector de aire que provoca conducción a tubo lleno.
  • El flujo es inducido por una acción natural hidráulica de sifón.
  • La presión atmosférica “empuja” el agua hacia el interior de las tomas con una fuerza de 0.0069 Kg/cm2
  • El gasto está en función del diámetro de la tubería y de la altura del techo a partir del punto de descarga. Se hace uso total de la fuerza de gravedad (energía potencial).
  • Desalojo del agua más rápido que en los sistemas por gravedad

Los sistemas de Drenaje Sifónico  inducen el flujo requerido creando una ruta continua de diámetro completo para el paso del agua, haciendo que la inclinación no resulte necesaria. El flujo de diámetro completo en un sistema de drenaje sifónico de techo se obtiene a través de una acción hidráulica natural, y no es producido por algún tipo de parte móvil, accesorio especial o control en la red de tuberías. Tampoco requiere servicios tales como electricidad, aire comprimido, vacío, etc.

PROCESO DE ACCIÓN SIFÓNICA

Accion sifonica fase 1 Patrón de Flujo 1 
Ocurre en eventos de precipitación que se ubican muy por debajo de la capacidad del sistema para activar el efecto sifón (lluvias ligeras)
Accion sifonica fase 2 Patrón de flujo 2Ocurre normalmente en las transiciones de incrementos de diámetro en la conducción. Un salto hidráulico se presenta en el flujo al pasar de un régimen súper-crítico a sub-crítico. En este punto se presentan incrementos repentinos en la velocidad, acompañados de disminución de presión
Accion sifonica fase 3 Patrón de flujo 3 Eventualmente los picos de los saltos hidráulicos contactan la corona del tubo, propagándose desde aguas abajo, haciendo prominente el patrón de flujo 3. Al incrementarse la intensidad de la precipitación o al acercarse el tiempo de concentración, la tubería se va llenando más de agua y menos aire.
Accion sifonica fase 4 Patrón de flujo 4 Las altas velocidades del agua capturan el aire remanente formando un patrón de flujo mezclado con pequeñas burbujas
Baja F Rejilla Patrón de flujo 5 La condición de burbujas gradualmente desaparece hasta que todo el aire es purgado en el punto de descarga, alcanzado así el patrón de flujo a tubo lleno

Son raras las ocasiones en que un evento de precipitación se presenta con la intensidad de diseño. Por lo tanto un sistema típicamente presentará los patrones 3 a 5 sólo durante lluvias intensas.

Son raras las ocasiones en que un evento de precipitación se presenta con la intensidad de diseño. Por lo tanto un sistema típicamente presentará los patrones 3 a 5 sólo durante lluvias intensas.

Casos de estudio

Proyecto de remodelación en planta en Villahermosa

Proyecto desarrollado en una planta en Villahermosa para el mejoramiento del sistema de conducción pluvial de techos por medio de Drenajes Sifónicos. Se aumentó la capacidad de descarga del canalón pasando de 40 mm/hr a 120mm/hr. Soluciones Hidropluviales generó la ingeniería de detalle, se encargó de coordinar la entrega y surtido de material, y realizó las obras de instalación del sistema sifónico. El proyecto se realizó en dos etapas, la primera abarcó una zona de 110 m lineales de canalón y la segunda etapa abarcó una zona de 80 m lineales canalón.

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Instalaciones del Sistema de Drenaje Sifónico – Jay R. Smith Mfg. Co®

Almacenes de IKEA en Atlanta, Estados Unidos.

En el lugar en donde fueron construidos los almacenes de IKEA en Atlanta, Estados Unidos, antes operaba una compañía de  productos de acero. Su adaptación para los almacenes supuso dos retos: primero la construcción de un área aproximada de 21.400 m² de techo, lo cual aumentaría la velocidad y cantidad de descarga de agua al drenaje, incumpliendo con las normas medioambientales. Segunda, desde de la perspectiva de la ingeniería civil, la conexión al drenaje pluvial se veía complicada. Las soluciones presentadas incluían tanques de detención subterráneos y bombas, obras que representaban aumentar en un millón de dólares la cifra estimada para la construcción.

Por otro lado, un pozo de retención de agua de lluvia municipal se encuentra ubicado cerca del lugar. Desafortunadamente, la configuración del espacio y la posición de la construcción, hacían que el acceso a este sistema de drenaje pluvial fuera imposible utilizando métodos tradicionales.

Ante esta situación, la implementación de Drenajes Sifónicos para techo presentaba la mejor opción. Ya que permitía descargar el agua de lluvia del techo por la parte trasera de la construcción, en donde se podía instalar una tubería que pasara por debajo de la carretera para llevar el agua hasta el pozo de retención.

IKEA no sólo percibió el ahorro que significa el uso de Drenajes Sifónicos para techo en su instalación, la compañía también ahorró de forma significativa costos de infraestructura, evito un largo proceso para tramitar permisos y contribuyó en su totalidad a la revitalización medioambiental del área.