4.3: Dimensionamiento de Canalones y Bajantes

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Una vez que la lluvia cae sobre el techo, generalmente se necesitan canalones (es decir, transporte) para dirigir la lluvia a cualquier tratamiento, almacenamiento y/o uso final. Las tuberías que son demasiado pequeñas restringirán que el agua fluya a través del sistema lo suficientemente rápido, resultando en desbordamiento o sobrecarga. Las tuberías que son demasiado grandes transportarán el agua fácilmente pero podrían resultar costosas o antiestéticas. Una mayor pendiente ayudará a evacuar las tuberías más rápido, pero puede ser más difícil de construir y menos atractivas.

Hay muchas maneras de dimensionar canalones. Una de las más simples es la siguiente regla general:

\[\frac{1\;cm^2\;of\;gutter\;cross\;section}{1\;m^2\;of\;roof\;area}\]

Otros cuatro métodos son:

Si está utilizando una canaleta estándar, por ejemplo, canaletas estilo “K”, existen muchas calculadoras en línea.
Si está utilizando tubería estándar, se pueden usar tablas de fricción para tuberías para encontrar una cantidad aceptable de pérdida de presión (cabeza).
Para tuberías llenas de varios materiales y tamaños, se puede usar el método Darcy-Weisbach (o más fácil, el método Hazen-Williams) para encontrar una cantidad aceptable de pérdida de carga.
Para el flujo de canal abierto, la Ecuación de Manning se puede utilizar para encontrar una cantidad aceptable de pérdida de carga.

Los otros cuatro métodos son más precisos que la simple regla general, y algunos permiten factores como la inclinación del techo, la fuerza de las tormentas locales y otras formas además de la tubería cilíndrica.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

El tamaño mínimo de tubería necesario para un área de captación de 23\(m^2\) se calcula para ser 23\(cm^2\) usando la regla general en la Ecuación 6 como se muestra a continuación: El área de sección transversal necesaria de la canaleta es 23\(cm^2\). Para convertir esa área de sección transversal al diámetro de la tubería, recuerde que la fórmula para el área de un círculo (que es la sección transversal de una tubería) es la siguiente:

\[Gutter\;cross\;sectional\;area=23\;m^2*\frac{1\;cm^2}{1\;m^2}=23\;cm^2\]

El área de sección transversal necesaria de la canaleta es 23\(cm^2\). Para convertir esa área de sección transversal al diámetro de la tubería, recuerde que la fórmula para el área de un círculo (que es la sección transversal de una tubería) es la siguiente:

\[Area\;of\;a\;Circle=π*r^2\]

Donde:

A = Área
π ≈ 3.1416
r = radio, que es la mitad del diámetro (\(\frac{d}{2}\)).

Por lo tanto:

\[Area\;of\;a\;Circle=π*(\frac{d}{2})^2\]

Resolviendo para rendimientos de diámetro:

\[d=2*\sqrt{\frac{Area\;of\;a\;Circle}{π}}\]

\[d=2*\sqrt{\frac{23\;cm^2}{π}}=5.41\;cm\]

Al convertir el diámetro en pulgadas (que es la unidad de medida común para el tamaño de la tubería) se obtienen:

\[5.41\;cm*\frac{1\;in}{2.54\;cm}=2.13\;in\]

Por lo tanto, se debe usar un diámetro de tubería de al menos 2.13 pulgadas. El tamaño más común que cumple con ese requisito es la tubería de 2.5 pulgadas.

Esta regla general funciona para la mayoría de las situaciones, pero en última instancia el dimensionamiento depende de la fuerza de las tormentas locales, la inclinación del techo y la pendiente de la cuneta. Además del dimensionamiento de canalones, se debe abordar la pendiente del canalón. Para mantener el flujo de agua a través de canalones vía gravedad, se necesita una pendiente para proporcionar presión a partir de la diferencia de elevación (Figura 4-2).

Una relación común para la pendiente necesaria es la caída de\(\frac{1}{2}\) pulgadas por cada 10 pies de recorrido, como se muestra en la Ecuación 8:

\[\frac{\frac{1}{2}\;in\;a\;drop}{10\;feet\;of\;gutter\;rain}\]

Ejemplo\(\PageIndex{2}\)

Usando la relación común de pendiente de canalón, calcule la caída necesaria para una canaleta de 30 pies de largo.

Solución

\[drop=30\;ft*\frac{\frac{1}{2}\;in}{10\;feet}=1.5\;in\]

Por lo tanto, un extremo de la canaleta de 30 pies debe estar aproximadamente 1.5 pulgadas por encima del otro para asegurar el flujo adecuado a través de las canaletas.