Estudio del comportamiento de cebado y la bajante principal de un sistema de drenaje sifónico con un sumidero

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo analizar el comportamiento del cebado en sistemas de drenaje sifónico que emplean dos tipos de empalme ubicados a diferentes alturas de la bajante principal. El estudio busca determinar hasta qué punto la bajante mantiene un régimen de flujo sifónico y cómo este comportamiento puede influir en futuros diseños de drenaje pluvial en edificaciones, adaptados a condiciones reales de infraestructura. La investigación experimental se desarrolló en el Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos (CITRAR-FIA-UNI), donde se instalaron dos configuraciones de sistemas de drenaje sifónico a escala controlada. El primer sistema cuenta con un sumidero conectado a una tubería colectora empalmada a la bajante mediante dos codos de 45°, mientras que el segundo utiliza un codo de 90° para su unión a distintas alturas. Ambos sistemas fueron alimentados mediante una bomba centrífuga y se instrumentaron con un vacuómetro instalado en la tubería colectora, a fin de registrar presiones y variaciones de caudal. Se evaluaron doce escenarios experimentales, distribuidos en seis por cada sistema, con alturas de empalme desde 3.00 metros hasta 0.50 metros. Para cada caso, se determinó el tiempo de cebado aproximado mediante cálculos hidráulicos basados en las condiciones generadas durante las pruebas. Los resultados mostraron que el volumen de ingreso, el caudal suministrado y la altura de empalme respecto a la bajante principal son variables determinantes para lograr un cebado eficiente y mantener el régimen sifónico.

The purpose of this research is to analyze the priming behavior of siphonic drainage systems that employ two types of fittings located at different heights from the main downpipe. The study seeks to determine the extent to which the downpipe maintains a siphonic flow regime and how this behavior may influence future stormwater drainage designs in buildings, adapted to real-world infrastructure conditions. The experimental research was conducted at the Wastewater and Hazardous Waste Treatment Research Center (CITRAR-FIA-UNI), where two configurations of siphonic drainage systems were installed on a controlled scale. The first system features a sump connected to a collector pipe connected to the downpipe by two 45° elbows, while the second uses a 90° elbow to connect at different heights. Both systems were powered by a centrifugal pump and instrumented with a vacuum gauge installed in the collector pipe to record pressure and flow variations. Twelve experimental scenarios were evaluated, distributed in six for each system, with connection heights ranging from 3.00 meters to 0.50 meters. For each case, the approximate priming time was determined using hydraulic calculations based on the conditions generated during the tests. The results showed that the inlet volume, the flow rate supplied, and the connection height relative to the main downpipe are determining variables for achieving efficient priming and maintaining the siphoning regime.