Diseño Hidraulico de Un Sifon Invertido

DISEO HIDRAULICO DE UN SIFON INVERTIDO

INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL


HIDRAULICA APLICADA

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INGENIERIA CIVIL

INDICE

I)

INTRODUCCIN

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II)

MARCO TEORICO..

2

2.1.- CONCEPTOS DE UN SIFON INVERTIDO2.2.- PARTES DE UN SIFN INVERTIDO2.3.- CALCULO HIDRAULICO DE UN SIFON.2.4.- CRITERIOS DE DISEOIII)

DISEO HIDRAULICO DEL SIFON

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3.1) DISEO DEL CANAL QUE CRUZA EL CAMINO:3.2) DISEO DEL SIFON INVERTIDO3.3) DISEO NUEVO UTILIZANDO EL ANGULO DE INCLINACIN 150

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I.

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INTRODUCCIN:

El presente trabajo consiste en el DiseoHidrulico de un Sifn Invertido, paraello se cuenta con informacin complementaria que ser detallada ms adelante.Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presin, se utilizanpara conducir el agua en el cruce de un canal con una depresin topogrfica en laque est ubicado un camino, una va de ferrocarril, un dren o incluso otro canal.Para el desarrollo del diseo lo primero que se har es determinar un esquemapreliminar del sifn y luego ya mostrar un esquema definitivo

II.

MARCO TEORICO2.1.- CONCEPTO SIFON INVERTIDO

Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presin,se utilizanpara conducir el agua en el cruce de un canal con una depresintopogrfica en la que est ubicado un camino, una va de ferrocarril, undren o incluso otro canal.2.2.- PARTES DE UN SIFN INVERTIDOLos sifones invertidos constan de las siguientes partes:a) Transicin de Entrada y SalidaComo en la mayora de los casos, la seccin rectangular es diferente a laseccin adoptada en el conducto, es necesario construir una transicin deentrada y otra de salida para pasar gradualmente de la primera a lasegunda.En el diseo de una transicin de entrada y salida es generalmenteaconsejable tener la abertura de la parte superior del sifn un poco msdebajo de la superficie normal del agua; esta prctica hace mnima laposible reduccin de la capacidad del sifn causada por la introduccin delaire.

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La profundidad de sumergencia de la abertura superior del sifn serecomienda que este comprendida entre un mnimo de 1.1hv y un mximode 1.5 hv (hv carga de velocidad: v2/2g)

b) Rejilla de Entrada y SalidaLa rejilla de entrada y salida se acostumbra hacerla con varillas de 3/8 dedimetro o varillas cuadradas de 0.95*0.95cm2 (3/8*3/8) colocadas acada 10 cm, y soldadas a un marco de 2.54*1.27cm2 (1*1/2). Su objetode la rejilla de entrada es impedir o disminuir la entrada al conducto debasuras y objetos extraos que impidan el funcionamiento correcto delconducto y la rejilla de salidapara evitar el ingreso de objetos extraos opersonas

2.3.- CALCULO HIDRAULICO DE UN SIFONPara que cumpla su funcin el diseo del sifn, se debe de proceder comosigue:

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Se analizara en la posiciones 1 y 2, para lo cual se aplicara la ecuacin de laenerga especfica:

Se debe de cumplir que laque se generan en el sifn.

debe ser mayor a la suma de todas las prdidas

2.4.- CRITERIOS DE DISEO

1.- Las dimensiones del tubo se determinaran satisfaciendo losrequerimientos de cobertura, pendiente del tubo, ngulos de doblados ysumergencia de la entrada y salida.

2.- En aquellos sifones que cruzan caminos principales o debajo dedrenes, se requiere un mnimo de 0.90m de cobertura y cuando cruzancaminos parcelarios o canales de riego sin revestir, es suficiente 0.6m. Siel sifn cruza un canal revestido se considera suficiente 0.30m.

3.- La pendiente de los tubos doblados no debe ser mayor a 2:1 y lapendiente mnima del tubo horizontal debe ser 5%0 . Se recomiendatransicin de concreto a la entrada y salida cuando el sifn cruce caminos

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principales en sifones con mayor o igual a 36 y para velocidades en eltubo mayores a 1m/s.

4.- Con la finalidad de evitar desbordes aguas arribas del sifn debido a laocurrencia fortuita de caudales mayores al de diseo, se recomiendaaumentar

Previoen un 50% 0.30m como mximo al borde libre del canal enuna longitud mnima de 15m a partir de la estructura.

5.- Con la finalidad de determinar el dimetro del tubo en sifonesrelativamente cortos con transiciones de tierra, tanto a la entrada como a lasalida, se puede usar una velocidad de 1m/s, en sifones con transiciones deconcreto igualmente cortos se puede usar 1.5m/s. y entre 3m/s a 2.5m/s ensifones largos con transiciones de concreto con o sin control en la entrada.

6.- Las prdidas de carga por entrada y salida para las transiciones tipoCubierta Partida, se pueden calcular rpidamente con los valores 0.4h v y0.65 hv respectivamente.7.- A fin de evitar remansos aguas arriba, las prdidas totales computadasse incrementan en 10%

8.- En el diseo de la transicin de entrada se recomienda que la partesuperior de la cobertura del sifn, este ligeramente debajo de la superficienormal del agua, esta profundidad de sumergencia es conocida como sellode agua y en el diseo se toma 1.5 veces la carga de velocidad del sifn 1.1 como mnimo o tambin 3.

9.- En la salida la sumergencia no debe exceder al valor (Hte) /6

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10.- En sifones relativamente largos, se proyectan estructuras de aliviopara permitir un drenaje del tubo para su inspeccin y mantenimiento.

11.- En sifones largos bajo ciertas condiciones la entrada puede no sellarseya sea que el sifn opere a flujoparcial o a flujo lleno, con un coeficientede friccin menos que el asumido en el diseo, por esta razn serecomienda usar n=0.008 cuando se calculan las prdidas de energa.

12.- Con la finalidad de evitar la cavitacin a veces se ubica ventanas deaireaccion donde el aire podra acumularse.

13.- Con respecto a las prdidas de cargas totales, se recomienda lacondicin de que estas sean iguales o menores a 0.30m.

14.- Cuando el sifn cruza debajo de una quebrada, es necesario conocerel gasto mximo de la creciente.

III.

DISEO HIDRAULICO DEL SIFON INVERTIDO

Disear un sifn teniendo en cuenta la siguiente informacin: Canal de tierra (n=0.025) Camino perpendicular al canal de riego Ancho del camino : 8.50m Cota en el C del camino: 58.550 m.s.n.m. Cota en los bordes del camino: 58.526 m.s.n.m. Inclinacin de cunetas y dique: 1.5:1 Profundidad de zanjas: 0.50m

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Ancho del dique: 3.00m

3.1) DISEO DEL CANAL QUE CRUZA EL CAMINO:3.1.1) CALCULO DE LA BASE (b) DEL CANAL:

Sabiendo que: Q=0.56 m3/s VA=0.65 m/s A=Q/VA=0.56/0.65=0.8615m2Adems se sabe que: A=by+zy20.8615=0.55b + 1(0.55)2b=1m

B.L=0.35myA=0.55m

km 0+04558.036

km 0+02658.550

km 0+01058.386

CL

8.500

B.L=0.35myF=0.55m

35.000

VF=0.65m/sA

VF=0.65m/sF

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3.1.2)CALCULO DE LA PENDIENTE DEL CANAL

Sabiendo que :R 2 / 3 S 1/ 2V=n

0.65

=2/3

0.8615 1/ 2

S 2.5556 0.025

S=1%0

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3.2) DISEO DEL SIFON INVERTIDO:

A continuacin se presenta el esquema preliminar del diseo:

SIFON INVERTIDO

A

C

4.25

11.5:

4.2558.550S=0.005

E

D

3.359

2.75

4.891

5.000

3

58.526

5.000

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12

B

3

km 0+045elev. 58.036

11.5:

12

km 0+010elev. 58.386

km 0+026elev. 58.550

CL

3.912

H

G

F

2.75

7.338


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a. SELECION DEL DIAMETRO DEL TUBOAsumimos una velocidad de 1.5m/s: A = Q/V = 0.56/1.5 = 0.37 m2= Di2/4..Di=0.686m, escogemosDi = 27= 0.6858 El nuevo valor del rea ser A = 0.369m2 y la velocidad de diseo sera:V =1.52m/s; V2/ (2g) =0.118m.

b. LONGITUD DE TRANSICIONES: Mediante el uso de la formula

T1=b+ 2zy = 1+ 2(1)*(0.55) = 2.1m ;

T2= 0.686 (dimetro del tubo)

Lt = T1 - T2 / ((2*tg(/2)); Para /2 = 25; entonces Lt =1.516m Pero tambin la longitud de transicin puede ser:

Lt =4* Di =2.744De estos dos valores tomaremos el mayor , entonces Lt = 2.75Y /2 =1425c. NIVEL DE AGUA EN BNAB=NFB+YNAB=(NFA-3.359x0.001)+0.55NAB=(58.386-3.359x0..001)+0.55NAB=58.933 m.s.n.m

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