Al contrario que en un sistema de evacuación pluvial por gravedad que mezcla aire y agua por el efecto del vórtex, el sistema sifónico de evacuación pluvial evita que el aire entre en sus conductos como consecuencia del conocido “efecto Coriolis”. El sistema sifónico de evacuación pluvial que también es conocido como por depresión, sección llena o vacío inducido.
La Física y el sistema sifónico de evacuación pluvial
La ausencia de aire, que se consigue para umbrales relativamente bajos de intensidad de lluvia, produce un fenómeno físico de succión: el agua es inmediatamente “aspirada” desde la bajante y ocupa el 100% de su sección útil por lo que el sistema ha de calcularse a tubo lleno. El sistema sifónico de evacuación pluvial induce un pistón hidráulico en la vertical o bajante, que es el “motor natural” del sistema.
Este fenómeno es el resultado del Teorema de Bernouilli, que demuestra la conservación de la energía potencial del agua en la bajante. Gracias a este efecto, el sistema sifónico de evacuación pluvial puede ofrecer una evacuación de caudal extremadamente alta utilizando tuberías de mucho menor diámetro.
Esto es así debido a las altas velocidades de evacuación del sistema sifónico de evacuación pluvial que se consiguen empleando el efecto sifónico. Es decir, si el caudal ha de ser siempre igual a sección por velocidad, es evidente que caudales iguales pueden ser evacuados por distintos valores de los dos factores mencionados y, en el caso particular del sistema sifónico, una menor sección implica una mayor velocidad del fluido.
Para inducir la acción sifónica deben cumplirse dos condiciones básicas:
- Superficie del líquido a evacuar por encima del punto de descarga.
- Evitar entrada del aire dentro de la tubería.
En el sumidero sifónico
Lo primero aclarar que el sumidero sifónico no tiene nada que ver con el “Bote Sifónico” de los sanitarios del baño… El sumidero sifónico es una parte fundamental del sistema sifónico de evacuación pluvial ya que está diseñado para recibir y evacuar las aguas pluviales al sistema de tuberías evitando la entrada de aire en el sistema.
El papel que juega el dispositivo anti-vórtice del sumidero del sistema sifónico es el de impedir la entrada de aire y de este modo consigue “acelerar” el proceso de cebado del sistema.
El sumidero sifónico auto-cebante es por tanto una pieza clave del sistema sifónico ya que “succiona” el agua del canalón, impidiendo la entrada de aire.
En las tuberías
Las tuberías se dimensionan teniendo en cuenta que trabajarán al 100 % de capacidad, desde la cubierta hasta el nivel del suelo, según la intensidad de diseño del sistema sifónico, lo que da idea de la importancia de la correcta elección de este parámetro por parte del proyectista del edificio.
Al encontrase toda la tubería llena de agua desde el canalón hasta el punto de recogida el pistón hidráulico es toda la altura del edificio, frente a la altura del canalón que actuaría como pistón en un sistema gravitatorio convencional.
En la altura del edificio
El caudal a sección llena permite usar la totalidad de la altura del edificio como carga hidráulica donde la presión negativa en la columna de agua de la tubería vertical acompaña a la función sifónica, teniendo su punto de máxima depresión en el codo superior de la bajante y pasando gradualmente a experimentar presiones positivas en el tramo inferior una vez acabado el tramo vertical.
La carga hidráulica lleva consigo un incremento de la velocidad del agua del sistema sifónico superior a 7 m/s (1,5 m/s sería en máximo para un sistema de gravedad) que tiene como resultado una reducción considerable de todo el sistema de tuberías.
Ecuación continuidad de Bernoulli:
Donde:
- h1,h2 = altura a la que se encuentran los puntos 1 y 2.
- ρ1/γ, ρ2/γ = presión en los puntos 1 y 2.
- V21/2g, V22/2g = presión de flujo
- ΣH1-2 = perdidas hidráulicas entre los puntos 1, 2
Se deduce:
Δh1-2 ≥ ΣH1-2
Cálculo de diámetros mediante la fórmula de Colebrook-White
Es importante destacar que al funcionar el sistema sifónico a presión también en el tramo de colector inferior (normalmente enterrado o colgado de forjados de plantas inferiores a la cota de descarga) tiene una ventaja sustancial, que es la ausencia de pendiente y por tanto el ahorro de costes de excavación o la pérdida de cota (o gálibo) en caso de discurrir por una planta inferior. Esto tiene particular incidencia en zonas de altos niveles freáticos o en suelo de roca y también en los grandes parkings de centros comerciales o edificios logísticos, por ejemplo.
