Presentacin de PowerPoint

Sifones Invertidos y TnelesManuel Vicente HERQUINIO ARIAS Ingeniero MECANICO DE FLUIDOSHIDRAULICA HIDROLOGIA.

Sifones invertidosEl sifn es una estructura utilizada para atravesar depresiones o vas de comunicacin, cuando el nivel de la superficie libre del agua del canal es mayor que la rasante del cruce y no hay espacio para lograr el paso de vehculos o el paso del agua.

Sifones invertidosNo siempre el acueducto constituye la estructura adecuada para cruzar una depresin; especialmente:a) si se trata del lecho de un torrente o ro, cuya corriente podra amenazar la estabilidad de los apoyos.b) si hay que atravesar un camino o vas ferroviarias, y el canal no est a una altura suficiente para permitir el paso de vehculos por debajo.Entonces se prefiere cruzar por medio de una tubera subterrnea, a la que se da el nombre de sifn invertido o simplemente sifn.

Sifon invertidoEs conveniente que la entrada A y la salida C de la tubera ABC queden sumergidas, para dificultar la introduccin al conducto, al aire por medio de vrtices, lo que reducira el gasto descargado. El enlace del canal con el sifn en M y N debe realizarse con sendas transiciones.Siendo por lo general importante reducir al mnimo la prdida de carga h a travs del sifn, la entrada A usualmente se redondea. Tambin es esencial calcular correctamente esta prdida, tomando en cuenta entrada, friccin, curvas y codos, y en casos como el de la figura tambin la prdida de carga de velocidad en la salida.

Sifon invertidoSi por equivocacin de clculo el nivel de salida N quedase demasiado elevado, tambin el nivel M en la entrada subira, y nacera un remanso, y tal vez un derrame, en el canal superior; si, por el contrario, N quedara demasiado bajo, el agua saldra del sifn con mucha violencia, agitara la corriente del canal inferior y podra provocar erosiones. Una vez calculado el desnivel h, se puede fijar la posicin del punto N, y luego proceder a localizar el canal inferior.

SECCIONES RECOMENDADASSECCION RECTANGULARUna relacin H/B = 1.25Seccin mnima H=1.0 m y B=0.80mSECCION CIRCULARDimetro mnimo de 30UNION CANAL SIFONLa unin canal sifn se realizar con transiciones con un ngulo de 1230 al ingreso y la salida adems de instalar rejas para evitar el ingreso de troncos.

PARAMETROS DE DISEOCuando el caudal a conducir y el dimetro del conducto es mayor que 6.00 metros de dimetro se disea una batera de sifones.Para cargas pequeas entre 0 y 5 metros, se prefiere las secciones cuadradas rectangulares, sin embargo cuando los momentos son negativos no pueden absorberse en las esquinas interiores del sifn se prefiere secciones circulares.

PARAMETROS DE DISEO

DISEO HIDRAULICOCon la ayuda del perfil longitudinal se define el perfil del sifn.El desnivel entre las gradientes de energa en la entrada y salida algunas veces se predetermina y en otras ser igual a la suma de las perdidas producidas en el conducto.Las perdidas de carga principales son las siguientes:Transicin de entradaPerdida de rejilla de ingresoEntrada del sifn.Friccin en el sifn.Codos o cambios de direccin.Salida del sifn.Rejilla de salida.Transicin de salida.Vs Velocidad en el sifnVce Velocidad del canal de entradaKt = 0.1 en la transicin de entradaKt = 0.2 en la transicin de salida

PERDIDAS DE CARGA EN LAS TRANSICIONESPerdida por rejillaFormula de Kirschmer

Para rejillas completamente sumergidas:

Kr

TnelesPor lo general, se perfora en tnel un tramo de canal cuando se quieren evitar excavaciones demasiado grandes, al resultar la plantilla muy por debajo del nivel natural del terreno. El tnel tiene que estar revestido por mampostera o concreto. Sus caractersticas hidrulicas pueden calcularse con la frmula de Manning, tomando en cuenta que una mayor pendiente significa una reduccin de la seccin, y, por tanto, del volumen por excavarse.

Tneles

Casi siempre es conveniente evitar el tnel, debido al fuerte costo y complejidad de su construccin. Sin embargo, ofrece la solucin adecuada en los casos siguientes: a) Cuando la pendiente de la ladera en que se tiene que alojar el canal es tan fuerte que no se puede cortar un canal abierto. Si en la ladera se encuentra buena roca, puede convenir la solucin en medio tnel, por lo general ms barata.

Tnelesb) Cuando el desarrollo del canal faldeando el cerro sea tan largo que el cruce del cerro por tnel resulte ms econmico.c) Cuando el canal tenga que pasar de una cuenca a otra, y la nica solucin posible sea atravesar la loma divisoria.d) Cuando la ladera por la que debe correr el canal sea expuesta a derrumbes y resulte ms ventajoso meterse al cerro que exponerse a continuas relimpias o reparaciones. No obstante, en este caso puede convenir ms bordear la ladera por medio de un acueducto.

El tnel es una obra de construccin subterrnea que se excava siguiendo su eje y es usada en los siguientes casos:-. Cuando es ms econmico atravesar un macizo que trazar un canal por su contorno.-. Cuando la pendiente transversal del terreno es elevada (mayor de 45%) y el material no permite asegurar la estabilidad del canal.

El tnel de conduccin de una CH a pelo de agua trabaja a presin atmosfrica, simulando un canal abierto. El tnel debe mantener la pendiente del canal y seguir la distancia ms corta la cual se ver alterada por las condiciones topogrficas, geolgicas y geomorfolgicas del terreno.La forma de la seccin del tnel debe ser tal que su rea permita la circulacin del caudal mximo y resista las presiones, las cuales determinan la forma de seccin y el tipo de revestimiento del tnel.Los tneles pueden tener forma circular, de herradura o de bal. La forma circular garantiza el rea ptima, pero es de difcil construccin; la forma de bal es ms sencilla de construir.

Las dimensiones de los tneles deben garantizar la facilidad de su construccin. El ancho y tipo de tnel depender de las necesidades del proyecto, establecidos por criterios como el caudal y la velocidad. Segn la experiencia se puede recomendar algunos anchos que funcionan hidrulicamente:

El rea mojada es igual a:

r radio de la bveda: ngulo con la horizontal que hace el radio que toca la interseccin de la superficie del agua con la bveda.P tirante calado de agua.

El permetro mojado es igual a:

El radio hidrulico es igual a:

El caudal es igual a:De igual forma pueden obtenerse las ecuaciones para otras formas de seccin.La velocidad en el tnel oscila entre 1,5 y 2,5 m/s.El tnel de la conduccin de baja presin llevar las aguas a travs de la montaa, con el fin de ganar una mayor cada y se empalmar con el canal rectangular. El tnel es de tipo bal y tiene las siguientes caractersticas: El tnel estar totalmente revestido en hormign y tendr una velocidad mxima permitida de acuerdo con la Tabla

Considerando que la conduccin es revestida en hormign, pero que presentar asperezas, establecemos que el valor del coeficiente de rugosidad sea de:n = 0.035EJEMPLO DE DISEO DEL TNELSe selecciona una pendiente para el canal, S igual a:S = 0.005Dado que el tnel ser una continuacin del canal rectangular, su ancho es igual al ancho del canal:

Se tiene que el radio de la bveda es igual a:

Esta velocidad es menor que la velocidad mxima permitida, indicando que las dimensiones del tnel son las adecuadas. Sin embargo, con estas medidas su construccin es un tanto difcil, por lo cual se hace necesario que el diseador decida si las aumenta.La seleccin de alternativas de menor costo que cumplan los requerimientos econmicos, estn orientadas a reducir la longitud de la conduccin por medio de tneles, sifones, rellenos u otro tipo de obras. As que debe considerarse que los tneles se construyen cuando representan una solucin ms econmica o ms estable que un canal abierto.