Evaluación del comportamiento hidráulico y la longitud de la bajante principal en un sistema de drenaje sifónico con sumideros independientes

• Autor: Marquina Asto, Renzo Pietro
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2022
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/23989
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/23989
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Drenaje; Alcantarillado; Escorrentía; Hidráulica; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.11.02

El presente proyecto de investigación fue realizado para poder evaluar el comportamiento hidráulico de un sistema sifónico en relación a la altura de la bajante principal, y con ello dar el primer paso para poder incursionar a la comunidad científica peruana en el desarrollo de la tecnología de drenaje sifónicos y adaptación del mismo a nuestra realidad. El desarrollo experimental de la tesis tuvo lugar en el Vivero Municipal de Breña donde se construyó un sistema sifónico de 3 sumideros independientes que conectan entre sí a un colector para finalmente descargar a una bajante principal mediante 2 codos de 45º. Cada uno de estos sumideros es abastecido por una bomba centrífuga independiente; además, el colector horizontal cuenta con 2 manovacuómetros ubicados estratégicamente. Gracias a estos equipos se pudo obtener datos referentes al caudal y a la presión en el sistema instalado. En total se evaluaron 24 escenarios, cada uno correspondiente a una altura específica de la bajante principal teniendo como altura máxima H=2.66 m reduciéndose hasta una altura mínima de H=0.35 m. En cada escenario se realizó una prueba hidráulica y una consecutiva que verificara la veracidad de la anterior, además se realizó un cálculo hidráulico en cada escenario para evaluar si efectivamente el sistema se encontraba trabajando como un sistema sifónico. Se encontró que mientras la longitud de la bajante se reducía, la capacidad hidráulica total disminuía progresivamente desde los 13.89 l/s hasta los 6.89 l/s manteniendo la proporcionalidad de los caudales individuales en el sistema. Además, las presiones de los manovacuómetros mostraron un comportamiento de incremento conforme se reducía la longitud de la bajante, obteniéndose un crecimiento progresivo de las presiones a lo largo de los escenarios en los manovacuómetros P-01 y P-02 con valores de -0.09 a 0.50 m.c.a. y de -1.40 a 0.09 m.c.a. respectivamente durante los 24 escenarios. La investigación demostró que solo en los primeros 22 escenarios el sistema trabajó como un sistema sifónico teniendo un porcentaje de error promedio con el cálculo hidráulico de 4.32%, 3.10% y 2.87% para los caudales Q1, Q2 y Q3 respectivamente. En el escenario 23 (H=0.45) se encontró un porcentaje de error de 10.10%, 6.56% y 4.86% para los mismos caudales resultando en un sistema sifónico incompleto. Finalmente, en el Escenario 24 (H=0.35m) el sistema dejó de trabajar como un sistema sifónico a partir de la parte final del colector principal con porcentajes de error de 28.02%, 25.34% y 21.73%. Además, las pruebas hidráulicas mostraron una velocidad mínima en la bajante principal de 2.289 m/s con la cual el sistema sifónico logró cebarse siendo la velocidad obtenida del escenario 23, el cual fue el último escenario donde el sistema logró cebarse demorando alrededor de 2 a 3 minutos en hacerlo. Además, se deduce que para que el tiempo de cebado no fuera tan prolongado es recomendable usar velocidades en la bajante principal que garanticen que la presión mínima en todo el sistema se ubique a la salida del codo de 45º que conecta a la bajante principal y no del codo de 45º que conecta al colector horizontal, siendo el caso específico del sistema instalado una velocidad de 2.75 m/s. Finalmente se concluye que la bajante principal no solo afecta a la capacidad hidráulica de un sistema sifónico, sino que, también afecta directamente al tiempo de cebado debido a que, el arrastre hidráulico generado cuando el sistema se encuentra totalmente cebado, también se genera en menor proporción durante el proceso de cebado y en casos con velocidades muy bajas en la bajante principal el sistema nunca lograría cebarse.