En los últimos años, las condiciones climáticas extremas se han vuelto frecuentes tanto a nivel nacional como internacional, con lluvias torrenciales que superan el período de retorno de diseño. Innumerables tejados sufren filtraciones y fugas de agua debido a un drenaje inadecuado. Este drenaje deficiente provoca un aumento repentino de las cargas estructurales, lo que supone riesgos de seguridad irreversibles a largo plazo para la estructura del edificio y, en última instancia, su derrumbe.

Los sistemas de techado monocapa ofrecen un rendimiento excelente. Con más de 20 años de desarrollo y experiencia acumulada, su aplicación se ha expandido, al igual que el área de techados monocapa individuales. Cuanto mayor sea la superficie del techo, mayor será la presión sobre la recolección y el drenaje del agua de lluvia. Cómo diseñar racionalmente sistemas de drenaje para techos monocapa, construir sistemas de drenaje independientes para flujo constante y desbordamiento, y seleccionar productos adecuados y compatibles para garantizar un sistema de techado seguro, confiable, económico y estético es un tema que vale la pena estudiar.

1. Problemas en el mercado doméstico de drenaje de techos monocapa

En proyectos de techado, los sistemas de drenaje son un proceso de diseño multidisciplinario, en relación con el diseño principal del edificio. Los procesos de construcción suelen adolecer de falta de coordinación y supervisión. Por consiguiente, si bien los desagües sirven como salidas para el agua del techo, también pueden generar filtraciones con facilidad. Estos problemas son especialmente graves en los sistemas de techo monocapa.

1.1 Debido a la falta de productos prefabricados diseñados específicamente para techos de una sola capa, es difícil garantizar la estandarización de la calidad de la construcción en las juntas de bajantes.

Los sistemas de techado monocapa ofrecen ventajas como ligereza, excelente impermeabilidad y aislamiento térmico, rápida construcción, fácil mantenimiento y larga vida útil. Desde su introducción oficial en China, se han utilizado ampliamente en diversos proyectos, como plantas industriales, estadios, salas de exposiciones, aeropuertos y almacenes. Sin embargo, la construcción de juntas detalladas en sistemas de techado monocapa es compleja, y la falta de soportes prefabricados eficaces requiere que los trabajadores de la construcción realicen operaciones in situ, como cortar los rollos, soldarlos para darles forma, controlar el ancho de solape efectivo e instalar los sujetadores. Estas operaciones suelen estar limitadas por el espacio de trabajo, lo que dificulta garantizar la calidad de la construcción.

Los sistemas de bajantes, especialmente los bajantes de agua, son juntas detalladas en techos monocapa. Los enfoques tradicionales presentan riesgos significativos de fugas, construcción poco rentable y una estética deficiente (Figura 1). Si bien algunos proyectos utilizan membranas prefabricadas (membranas impermeabilizantes prefabricadas mediante procesamiento secundario o moldeo por inyección directa), lo que mejora significativamente la eficiencia de la instalación y la calidad de la construcción (Figura 2), la membrana impermeabilizante aún depende únicamente del sellador para asegurar el interior del bajante. Debido a factores como el envejecimiento y el agrietamiento del sellador tras un uso prolongado, y la vibración durante el drenaje, este puede perder adherencia o incluso desprenderse y obstruir el bajante, provocando que el agua fluya de regreso hacia el techo, creando una posible fuga. En muchos casos, es difícil localizar el punto de fuga debido a este reflujo.

Figura 1 Efecto de construcción envuelta a mano

Figura 2 Efecto constructivo de bobinas prefabricadas

1.2 Problemas con bajantes sifónicos existentes en techos de una sola capa

Los productos de drenaje sifónico son los preferidos por muchos propietarios y contratistas debido a su alta eficiencia de drenaje, mínimas aberturas, mínima ocupación de espacio interior y alta seguridad del sistema. Sin embargo, su aplicación en techos monocapa presenta algunos desafíos. En primer lugar, el accesorio del sistema sifónico, la canaleta, carece de un desarrollo específico para techos monocapa. En consecuencia, la canaleta sifónica aún depende de una placa de presión de sellador para conectar físicamente el techo a la capa impermeabilizante. Si bien se pueden seleccionar selladores resistentes a la intemperie de marcas con calidad garantizada, la canaleta experimentará inmersión prolongada en agua de lluvia y vibraciones de drenaje. Esto, sumado al envejecimiento por congelación y descongelación causado por el cambio climático, la aplicación incorrecta del sellador por parte de los trabajadores de la construcción y el envejecimiento prematuro de las membranas impermeabilizantes circundantes debido a la tensión y el estrés prolongados, supone un riesgo de falla en el sellado entre la canaleta y el techo. Además, cuando una canaleta sifónica se daña, el sellador suele ser demasiado fuerte para ser retirado para su reparación. La única solución es cortar toda la canaleta y luego agregar una capa de membrana impermeabilizante en el espacio, lo que en última instancia deja el área que rodea la canaleta difícil de manejar (Figura 3).

Figura 3 Detalles del bajante del sifón en el techo

En segundo lugar, los productos de drenaje por sifón no pueden aprovechar su amplia área de cobertura en techos ondulados de aislamiento blando de una sola capa debido a sus limitadas aberturas y escasos puntos de drenaje. Se formarán muchos charcos en el techo, y la acumulación de agua a largo plazo afectará la vida útil de la membrana y se convertirá fácilmente en puntos de riesgo de fugas (Figura 4).

Figura 4 Techo blando con baches

La norma GB 50015, "Norma de Diseño para el Abastecimiento y Drenaje de Agua en Edificios", estipula que se deben instalar sistemas de rebose, como orificios o tuberías de rebose, en proyectos de drenaje de aguas pluviales en tejados. La norma CJJ 142, "Especificaciones Técnicas para Sistemas de Drenaje de Aguas Pluviales en Tejados" (en adelante, "Especificaciones Técnicas"), también establece claramente que se deben instalar sistemas de rebose en tejados con sistemas de drenaje de aguas pluviales a presión. Sin embargo, el diseño de sistemas de sifón a menudo se centra únicamente en el diseño de las tuberías internas de agua en los edificios. No existe un plan de diseño claro para el sistema de rebose ni existen accesorios especiales para sistemas de sifón.

1.3 Dificultades en la renovación de bajantes para renovaciones de techos de una sola planta

Con el avance del Plan Visión de la Industria de la Construcción 2035, la calidad de la construcción mejorará significativamente y el mercado de la renovación de techos se expandirá aún más. Durante la renovación de techos, es fundamental considerar los desafíos de la renovación de bajantes.

1) Cuando la capacidad de drenaje original del edificio no satisface los requisitos de la cubierta renovada, ¿cómo se pueden cumplir los nuevos requisitos de diseño sin aumentar los bajantes existentes? ¿Se puede compensar esto añadiendo sistemas de desbordamiento? Estas cuestiones deben considerarse y abordarse en el diseño del proyecto de renovación.

2) A medida que un edificio envejece, algunos bajantes pluviales comienzan a romperse o corroerse, incapaces de soportar la presión negativa que requiere el drenaje sifónico. Se necesita un sistema de drenaje más conveniente y rentable.

3) Debido a la construcción no estándar e irregular de las salidas de bajantes originales y al daño parcial durante la remoción de las canaletas pluviales, el diámetro del tubo inferior de drenaje varía mucho, lo que dificulta el uso de componentes estandarizados (Figura 5).

Figura 5 El bajante desmontado

4) Debido a la estructura principal del edificio original, como canaletas estrechas, fondos irregulares, etc., no es posible utilizar las piezas de bajante estándar disponibles en el mercado. Es necesario utilizar un nodo de bajante especial que se adapte a ellas y sea flexible de instalar (Figura 6).

Figura 6 Las canaletas estrechas requieren bajantes especializados

En cuanto al diseño del sistema de bajantes, la norma europea EN 12056-3 "Sistemas de drenaje por gravedad para edificios - Parte 3: Drenaje de cubiertas, diseño y cálculo" (en adelante, "Sistema de drenaje por gravedad estándar europeo") presenta un diagrama lógico de diseño muy claro e intuitivo para el drenaje de cubiertas planas (incluidos los sistemas de rebosadero), y se acompaña de un manual práctico detallado y muy práctico. Sin embargo, las normas de diseño nacionales son relativamente dispersas y carecen de un marco para el diseño de un sistema integral de bajantes. En particular, el concepto de sistema de rebosadero es vago, y prácticamente no existen regulaciones detalladas y completas para los sistemas de bajantes semipresurizados/por gravedad. En general, existen diferencias significativas entre las normas chinas y extranjeras, que se reflejan en los siguientes puntos clave:

1) Diferencias en los procedimientos de diseño

Las normas europeas determinan primero la profundidad máxima de agua de diseño del tejado en función de factores como la carga estructural del edificio y la pendiente del tejado, y luego determinan la ubicación de bajantes y aliviaderos. A continuación, se calcula la precipitación pluvial y se ajustan las ubicaciones de bajantes y aliviaderos según la compatibilidad del producto.

Las normas chinas, por otro lado, carecen de un procedimiento de diseño sistemático y estandarizado y suelen comenzar con cálculos de pluviometría. Esto impide una conexión estandarizada entre los profesionales de la construcción y la plomería, lo que impide que profesionales no profesionales, como los proveedores de componentes, desarrollen una base sólida y construyan un sistema integral de bajantes.

2) Disposiciones sobre requisitos de diseño relacionados con cargas en cubiertas de acero de una sola capa

En la norma alemana DIN 18531-1 "Impermeabilización de cubiertas, balcones y pasarelas - Parte 1: Requisitos y principios para la construcción y el diseño de cubiertas en uso y no utilizadas", se estipula que, para cubiertas de acero de una sola capa, la altura mínima de impermeabilidad en el borde del parapeto es de 150 mm. En combinación con estudios de carga local sobre cubiertas de chapa de acero, el nivel máximo de agua en la condición de carga más desfavorable es de 75 mm, por lo que se propone una guía para una profundidad máxima de agua de diseño de <75 mm. El SBI ANVISNING 273 "Manual de Cubiertas" de Dinamarca también estipula que la profundidad máxima de agua de diseño es de 100 a 120 mm.

Las normas nacionales no cuentan con disposiciones claras ni directrices con autoridad suficiente. Los diseñadores suelen realizar estimaciones empíricas basadas en el tipo de edificio, si la cubierta es accesible o no, y las cargas activas, las cargas excedentes, etc. Si bien las normas nacionales son relativamente flexibles, en la práctica, el riesgo de fallo del sistema aumenta debido a las diferentes demandas de las distintas partes interesadas y a la falta de la supervisión necesaria.

3) Respecto a la Ubicación y Número de Bajantes

La norma europea sobre drenaje por gravedad establece claramente que «en cubiertas planas con parapetos, cada zona de captación deberá contar con al menos dos bajantes (o un bajante más un rebosadero de emergencia)». La norma danesa «Manual de Cubiertas» especifica con más detalle la separación de los bajantes y su distancia desde el borde de la cubierta. Esta clara orientación garantiza un número razonable de bajantes.

Si bien la normativa técnica nacional estipula que debe haber al menos dos sistemas de canalones por cuenca hidrográfica, y que su ubicación debe determinarse en función de factores como la capacidad de carga de la estructura de captación del tejado y la disposición de las tuberías, la falta de normas obligatorias y directrices detalladas suele simplificar en la práctica los bajantes a un solo sistema de canalones. En general, los bajantes tienden a tener un mayor diámetro y menos aberturas.

4) Sistema de desbordamiento y altura de desbordamiento

Los sistemas de rebose son obligatorios en las normas europeas. Sirven como medida de drenaje oportuno en caso de caudales excepcionalmente altos. También funcionan como sistema de drenaje independiente, garantizando que el agua del tejado no supere la profundidad máxima de diseño a través del rebose en caso de fallo del sistema de drenaje normal.

La norma europea EN 1253-2, "Canalones para edificios - Parte 2: Métodos de ensayo" (en adelante, "Canalones para edificios estándar") y el sistema europeo de drenaje por gravedad definen el diferencial de nivel de agua para el drenaje por gravedad: 35 mm para bajantes con diámetros inferiores a 110 mm, 45 mm para diámetros superiores a 110 mm y 55 mm para drenaje sifónico. La "Hoja de información sobre diseño de drenaje" de la Asociación Central de la Industria Alemana de Techumbres también proporciona una ilustración estándar para una altura de rebosadero de 35 mm. Estas normativas ofrecen un sólido apoyo para el diseño de alturas de rebosadero para sistemas de drenaje. Cuando el rebosadero se instala a una altura que se corresponde con el diferencial de nivel de agua especificado, se puede utilizar de forma más eficiente y la carga de agua en el tejado se puede reducir lo más rápidamente posible.

Las normas nacionales tienen un concepto vago de las instalaciones de desbordamiento, carecen de requisitos obligatorios y prácticas específicas y casi no tienen atlas correspondientes, lo que da como resultado una variedad de configuraciones de sistemas de desbordamiento que no pueden satisfacer sus necesidades reales.

5) Componentes prefabricados integrados para cubiertas planas y sus requisitos

La selección de productos es crucial para la eficacia de todo el sistema. Numerosas normas europeas y estadounidenses, como la norma europea para canalones de construcción y la norma estadounidense ANSI/SPRI RD-1 "Norma de Rendimiento para la Renovación de Sistemas de Drenaje de Techos" (en adelante, la "Norma Americana para la Renovación de Techos"), contienen disposiciones detalladas sobre los requisitos de rendimiento y los métodos de prueba de los bajantes prefabricados con faldones impermeables para garantizar su eficacia.

Sin embargo, las normas nacionales aún no han propuesto una definición ni requisitos para los componentes prefabricados integrados. El reglamento técnico solo menciona que el borde del canalón no debe tener fugas en la conexión con el tejado. Al no existir requisitos estándar para los componentes prefabricados integrados, el propio producto puede presentar riesgos de diseño y un mayor riesgo de fugas de agua tras la instalación.

2 Análisis comparativo de las diferencias entre las normas chinas y extranjeras relacionadas con el diseño de sistemas de drenaje de agua

Para el diseño de sistemas de drenaje de agua, la norma europea EN 12056-3 "Sistemas de drenaje por gravedad para edificios - Parte 3: Drenaje de cubiertas, diseño y cálculo" [3] (en adelante, "Sistema de drenaje por gravedad estándar europeo") presenta un diagrama lógico de diseño muy claro e intuitivo para el drenaje de cubiertas planas (incluidos los sistemas de aliviadero), y se acompaña de un manual práctico detallado y muy práctico. Sin embargo, las normas de diseño nacionales son relativamente dispersas y carecen de un marco para el diseño de un sistema integral de drenaje de agua. En particular, el concepto de sistemas de aliviadero es vago, y prácticamente no existen regulaciones detalladas y completas para sistemas de drenaje de agua semipresurizados/por gravedad.

En general, existen diferencias obvias entre los estándares chinos y extranjeros, que se reflejan específicamente en los siguientes puntos clave:

1) Diferencias en los pasos de diseño

En la norma europea, la profundidad máxima de diseño del agua del tejado se determina primero en función de factores como la carga estructural del edificio y la pendiente del tejado, y se determina la ubicación del bajante y el aliviadero. A continuación, se calcula la pluviometría y se ajusta la ubicación del bajante y el aliviadero según el producto.

Por el contrario, la norma nacional no incluye un paso de diseño sistemático y estandarizado, que suele comenzar con el cálculo de la pluviosidad. Esto ha provocado la falta de un proceso de conexión estandarizado entre los profesionales de la construcción y los del suministro de agua y el drenaje, y ha dificultado que profesionales no profesionales, como los proveedores de componentes, encuentren una base para el desarrollo de productos y la construcción de un sistema completo de drenaje.

2) Normativa sobre los requisitos de diseño para cargas en cubiertas de estructura de acero monocapa. La norma alemana DIN 18531-1 "Impermeabilización de cubiertas, balcones y pasarelas - Parte 1: Requisitos y principios para la construcción y el diseño de cubiertas en uso y no utilizadas" estipula que, para cubiertas de estructura de acero monocapa, la altura mínima de impermeabilización en el borde del parapeto es de 150 mm. En combinación con estudios locales de carga en cubiertas de chapa de acero, el nivel máximo de agua en la condición de carga más desfavorable es de 75 mm, por lo que se propone una guía para una profundidad máxima de agua de diseño de <75 mm. El SBI ANVISNING 273 "Manual de Cubiertas" de Dinamarca también estipula una profundidad máxima de agua de diseño de 100 a 120 mm. Las normas nacionales no cuentan con regulaciones claras ni directrices con suficiente autoridad. Los diseñadores suelen hacer estimaciones empíricas basadas en el tipo de edificio, si el techo es accesible o no, y cargas activas, cargas excedentes, etc. Si bien las normas nacionales son relativamente flexibles, en la práctica, las diferentes demandas de las distintas partes interesadas y la falta de la supervisión necesaria aumentan el riesgo de fallo del sistema.

3) Respecto a la Ubicación y Número de Bajantes

La norma europea sobre drenaje por gravedad establece claramente que «en cubiertas planas con parapetos, cada zona de captación deberá contar con al menos dos bajantes (o un bajante más un rebosadero de emergencia)». La norma danesa «Manual de Cubiertas» especifica con más detalle la separación de los bajantes y su distancia desde el borde de la cubierta. Esta clara orientación garantiza un número razonable de bajantes.

Si bien la normativa técnica nacional estipula que debe haber al menos dos canaletas pluviales por cuenca hidrográfica, y que su ubicación debe determinarse en función de factores como la capacidad de carga de la estructura de captación del tejado y la disposición de las tuberías, la falta de normas obligatorias y directrices detalladas suele simplificar esta práctica a una instalación de un solo cubo. En general, los bajantes pluviales suelen tener diámetros mayores y menos aberturas.

4) Sistema de rebosadero y altura de rebosadero. El sistema de rebosadero es obligatorio según la norma europea. Su función es servir como medida de drenaje oportuno cuando el caudal excede el período de recurrencia y, por otro lado, funciona como un sistema de drenaje independiente para garantizar que el agua del tejado no supere la profundidad máxima de diseño a través del rebosadero cuando falla el sistema de flujo normal. La norma europea EN 1253-2 "Canalones para edificios - Parte 2: Métodos de ensayo" (en adelante, "Canalones de construcción estándar europeos") y el sistema europeo de drenaje por gravedad definen la diferencia de nivel de agua del drenaje por gravedad. Cuando el diámetro del bajante es inferior a 110 mm, la diferencia de nivel de agua es de 35 mm; cuando es superior a 110 mm, la diferencia de nivel de agua es de 45 mm; y la diferencia de nivel de agua del drenaje por sifón es de 55 mm. La "Hoja de información de diseño de drenaje" de la Asociación Central de la Industria Alemana de Techumbres también proporciona una ilustración estándar de la altura de rebosadero de 35 mm. Estas normativas respaldan firmemente el diseño de la altura del rebosadero del sistema de bajantes. Cuando la altura de instalación del rebosadero es igual a la diferencia de nivel de agua especificada, este se puede utilizar con la máxima eficiencia y la carga de agua en la superficie del tejado se puede reducir lo más rápidamente posible. El concepto de instalaciones de rebosadero en las normas nacionales es impreciso, carece de requisitos obligatorios y prácticas específicas, y prácticamente no existen atlas correspondientes, lo que hace que la configuración de los sistemas de rebosadero sea variada e incapaces de satisfacer sus necesidades reales.

5) Componentes prefabricados integrados para cubiertas planas y sus requisitos. La selección de los productos es crucial para la eficacia de todo el sistema. Numerosas normas europeas y estadounidenses, como la norma europea para canalones de construcción y la norma estadounidense ANSI/SPRI RD-1 "Norma de Rendimiento para la Renovación de Sistemas de Drenaje de Cubiertas" (en adelante, "Norma Americana para la Renovación de Cubiertas"), incluyen disposiciones detalladas sobre los requisitos de rendimiento y los métodos de ensayo de bajantes prefabricados con faldones impermeables para garantizar su eficacia. Las normas nacionales aún no definen ni especifican los componentes prefabricados integrados; los reglamentos técnicos solo mencionan que la conexión entre el borde del canalón y la cubierta debe ser estanca. Sin requisitos estandarizados para los componentes prefabricados integrados, el propio producto podría presentar defectos de diseño y un riesgo significativo de fugas tras su instalación.

3. Aplicación de bajantes de gravedad y sistemas de rebosadero en techos de una sola capa

En resumen, debido a la limitada reserva de carga de diseño (normalmente en cubiertas no transitables), la combinación eficaz de un sistema de flujo constante y un sistema de rebosadero suele ser crucial para mejorar la capacidad de drenaje en diseños de bajantes monocapa. Dadas las características estructurales de las cubiertas monocapa, el uso de bajantes y rebosaderos prefabricados de membrana compuesta también es una medida eficaz para garantizar la calidad de la impermeabilización.

Tanto el estándar estadounidense de renovación de techos como el estándar europeo de canalones de construcción tienen requisitos para bajantes prefabricados que contienen membranas.

1) Sellado de impermeabilización del techo: La unión entre la membrana del techo y la brida del producto de drenaje debe ser impermeable.

2) Sello anti-flujo: El sello anti-flujo debe extenderse por debajo de la parte superior del sistema de drenaje existente y formar una conexión hermética con el sistema de drenaje.

3) El sistema de drenaje del techo debe estar construido de polímero, metal o una combinación de estos materiales para garantizar una buena resistencia a la intemperie. Se debe contactar al fabricante para confirmar la compatibilidad con el sistema de membrana.

4) Las aletas son componentes esenciales de los bajantes y deben promover un flujo de agua adecuado y proporcionar un área de entrada efectiva.

5) Las normas estadounidenses para la renovación de techos exigen una presión de prueba de estanqueidad de 10 pies (1 pie = 0,305 m) de columna de agua (aproximadamente 30 kPa) durante al menos 24 horas. Las normas europeas para canaletas de construcción exigen una presión inferior de 10 kPa durante 15 minutos.

Los componentes prefabricados e integrados de la serie de bajantes se basan en estas normas, utilizando una brida metálica integrada y una membrana impermeabilizante para una brida metálica y tubería completamente soldadas. De diseño profesional, incorporan sellos antirreflujo multicapa y una variedad de válvulas de retención en diversos estilos y materiales. Esto permite un ajuste flexible del diámetro, la longitud y las dimensiones de la brida de la tubería para adaptarse a diversas aplicaciones, ofreciendo una opción de bajante fiable para profesionales de techos monocapa. Al mismo tiempo, el producto debe verificarse y probarse para garantizar su estanqueidad con equipos profesionales de acuerdo con las normas (Figura 7), y deben realizarse pruebas de drenaje en diversos estilos de deflectores de hojas y combinaciones de tuberías de diferentes diámetros para garantizar la fiabilidad del producto (Figura 8).

Figura 7 Ejemplo de instalaciones de prueba de estanqueidad

Figura 8 Ejemplo de instalaciones de prueba de flujo de agua

Además de los bajantes de uso común, también son importantes los rebosaderos que se utilizan en los sistemas de rebosadero. La variedad de rebosaderos permite configurar los sistemas para adaptarse a diferentes edificios, lo que facilita enormemente el diseño y la construcción. Por ejemplo, JUAL ofrece la serie Letter Box de rebosaderos rectangulares, la serie Horizental de rebosaderos horizontales y la serie Cycle de rebosaderos de tubo ovalado. Cada producto es adecuado para diferentes condiciones de techado. Al seleccionar un rebosadero, se deben considerar diversos factores, como el grosor de la capa de aislamiento, el ancho del canalón, el grosor del parapeto, la ubicación y el aspecto del desagüe, y la facilidad de instalación.

Los rebosaderos y las salidas de caudal constante deben considerarse parte de un sistema de drenaje completo, unificado en forma, estilo y rendimiento, utilizando los mismos materiales y fabricación, y complementándose mutuamente. Por ejemplo, la altura de los rebosaderos de las series Horizental y Cycle se puede ajustar mediante una junta de sellado especial para que se adapte al diseño del sistema, garantizando así un drenaje del techo más eficaz.

4. Drenajes de gravedad con efecto sifón

Debido a su alta eficiencia de drenaje, los sistemas de sifón a presión se utilizan ampliamente en techos de edificios de gran tamaño. Los sistemas de gravedad son más aplicables debido a su rentabilidad, facilidad de construcción y aplicabilidad universal. Los sistemas de gravedad ofrecen ventajas significativas, especialmente en techos de una sola planta, ya que pueden proporcionar tanto un sistema de flujo constante como un sistema de rebose, distribuyendo el área de recolección de agua en el techo.

Mejorar la eficiencia del drenaje de los sistemas de drenaje por gravedad es una línea de investigación relevante. Mediante la investigación del fenómeno del sifón, se han identificado varias condiciones necesarias para mantener los efectos sifónicos: 1) la diferencia de nivel de agua creada por la altura del techo del edificio; 2) la integridad y el sellado del sistema de tuberías; 3) la reducción de vórtices, garantizando un flujo de burbujas en toda la tubería o un flujo mixto de vapor y agua; y 4) la garantía de un flujo constante en la dirección del flujo de agua.

Estas condiciones se aplicaron a la modificación de un sistema de rebose por gravedad, lo que dio como resultado un modelo preliminar del producto (Figura 9). Los componentes de este modelo son los siguientes:

Figura 9 Modelo del sistema de desbordamiento

1) El deflector de aire D225, más grande que la cubierta del bajante, separa eficazmente el aire del agua que entra en la canaleta y reduce la formación de vórtices.

2) El colector de taza D160, combinado con el bajante D75, recoge el agua en una taza de gran diámetro y separa parte del aire dentro de la taza, preparándolo para la entrada en la tubería más pequeña.

3) La tubería vertical de 1 metro crea un diferencial de nivel de agua, lo que facilita la prueba y el ajuste del efecto sifón a la profundidad de agua diseñada para el techo.

4) La curva circular de 92° (r externa = 180 mm) garantiza un flujo de agua continuo y evita curvas cerradas que podrían causar una caída repentina de la velocidad del flujo dentro de la tubería e interrumpir el efecto sifón. La sección de la canaleta de este modelo se probó por separado, comparando la popular canaleta de estilo 87 a, la canaleta sifónica b y la canaleta prefabricada convencional c con la canaleta d de este modelo (Figura 10). Los detalles son los siguientes (todos los diámetros de bajantes son DN75):

Figura 10 Varios tipos de cubos para agua de lluvia

01.

Comparación de las profundidades del agua frente a la cuneta dentro de un rango determinado

Dentro del rango de profundidad de agua de 150 mm, solo la canaleta tipo 87 no produjo efecto sifón. Como se muestra en la Figura 10, cuando se produce un efecto sifón, la profundidad del agua frente a la canaleta es c > d > b. Esto demuestra que la canaleta sifónica puede alcanzar un caudal máximo con diferencias de nivel de agua relativamente bajas y maximizar su eficiencia de drenaje, minimizando así los niveles de agua en el techo.

02.

Comparación de la capacidad de drenaje después del efecto sifón

Como se muestra en la Figura 11, la capacidad máxima de drenaje de cada canaleta es b = d > c > a. Esto indica que la capacidad máxima de drenaje de la canaleta d en este modelo es comparable a la de la canaleta sifónica b, lo que demuestra un excelente rendimiento de drenaje.

03.

Comparación de la eficiencia del drenaje después del efecto sifón

Cabe destacar que la curva del cubo de agua de lluvia d del modelo asciende muy rápidamente, pero sin el punto de inflexión evidente observado en el cubo de agua de lluvia sifónico b. Esto sugiere que su función de recolección de agua en forma de cuenco desempeña un papel importante. Además, este producto es más adecuado para alcanzar rápidamente el caudal máximo de drenaje y satisfacer las necesidades de drenaje cuando se utiliza como desagüe de emergencia en el techo.

Figura 11 Prueba del modelo hidráulico de varios cubos de agua de lluvia

Esto demuestra que los sistemas de drenaje por gravedad con efecto sifón son factibles y que su investigación y aplicación en profundidad son muy significativas.

5. Conclusión

Para edificios de una sola planta con azotea, el diseño y la disposición racionales de sistemas de flujo constante y desbordamiento basados en la gravedad, junto con la selección de componentes prefabricados compatibles, en particular desagües prefabricados basados en la gravedad con efecto sifón, pueden lograr una excelente eficiencia económica y rendimiento del sistema, lo que lo convierte en una solución ideal.