Diseño de Sifon Invertido ELP C Irrigación

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DISEÑO DE UN SIFON INVERTIDO

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UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZANFACULTAD DE ING. CIVIL Y ARQUITECTURA TEMA: Diseo de Sifones LORENZO PASCUAL, Elvis ALUMNO:CURSO: IrrigacinE.A.P. DE ING. CIVIL DOCENTE: Ing. Ever Osorio Flores1. TEORIA DEL SIFON INVERTIDO Para cruzar una depresin, se debe recurrir a una estructura de cruce, en cada caso se escoge la solucin mas conveniente para tener un funcionamiento hidrulico correcto, la menor prdida de carga posible y la mayor economa factible. Los cuales pueden ser: Puente canal Sifn invertido Alcantarilla 2. Eleccin del tipo de estructura El sifn invertido se utilizar si el nivel de la superficie libre del agua es mayor que la rasante del obstculo. 3. Concepto de sifn invertido

Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presin, se utilizan para conducir el agua en el cruce de un canal con una depresin topogrfica o quebrada, tambin para pasar por debajo de un camino, una va de ferrocarril, un dren o incluso otro canal. 4. Criterios de Diseo: Las dimensiones del tubo se determinan satisfaciendo los requerimientos de cobertura, pendiente del tubo, ngulos de doblados y sumergencia de la entrada y salida. En aquellos sifones que cruzan caminos principales o debajo de drenes, se requiere un mnimo de 0.90 m de cobertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales de riego sin revestir, es suficiente 0.6 m. Si el sifn cruza un canal revestido se considera suficiente 0.30 m de cobertura. En el caso particular del cruce con una quebrada o ro de rgimen caudaloso, deber hacerse un estudio de profundidad de socavacin para definir la profundidad en la que deber cruzar o enterrar la estructura de forma segura sin que esta sea afectada. La pendiente de los tubos doblados, no debe ser mayor a 2:1 y la pendiente mnima del tubo horizontal debe ser 5 o/oo. Se recomienda transicin de concreto a la entrada y salida cuando el sifn cruce caminos principales en sifones con mayor o igual a 36 y para velocidades en el tubo mayores a 1 m/s. Con la finalidad de evitar desbordes agua arriba del sifn debido a la ocurrencia fortuita de caudales mayores al de diseo, se recomienda aumentar en un 50% o 0.30 m como mximo al borde libre del canal en una longitud mnima de 15 m a partir de la estructura. Con la finalidad de determinar el dimetro del tubo en sifones relativamente cortos con transiciones de tierras, tanto a la entrada como a la salida, se puede usar una velocidad de 1 m3 /s, en sifones con transiciones de concreto igualmente cortos se puede usar 1.5 m/s y entre 3 a 2.5 m/s en sifones largos con transiciones de concreto cono sin control en la entrada.

Las prdidas de carga por entrada y salida para las transiciones tipo Cubierta Partida, se pueden calcular rpidamente con los valores 0.4 y 0.65 hv respectivamente (Ver. Fig. 2.15) o con lo manifestando en los tems 2.4 y 2.5. A fin de evitar remansos aguas arriba, las prdidas totales computadas se incrementan en 10%. En el diseo de la transicin de entrada se recomienda que la parte superior de la abertura del sifn, est ligeramente debajo de la superficie normal del agua, esta profundidad de sumergencia es conocida como sello de agua y en el diseo se toma 1.5 veces la carga de velocidad del sifn o 1.1 como mnimo o tambin 3. En la salida la sumergencia no debe exceder al valor Hte/6. En sifones relativamente largos, se proyectan estructuras de alivio para permitir un drenaje del tubo para su inspeccin y mantenimiento. En sifones largos bajo ciertas condiciones de entrada puede no sellarse ya sea que el sifn opere a flujo parcial o a flujo lleno, con un coeficiente de friccin menor que el sumido en el diseo, por esta razn se recomienda usar n = 0.008 cuando se calcula las prdidas de energa. Con la finalidad de evitar la cavitacin a veces se ubica ventanas de aireacin en lugares donde el aire podra acumularse. Con respecto a las prdidas de carga totales, se recomienda la condicin de que estas sean iguales o menores a 0.30 m.Cuando el sifn cruza debajo de una quebrada, es necesario conocer el gasto mximo de la creciente. Se debe considerar un aliviadero de demasas y un canal de descarga inmediatamente aguas arriba de la transicin de ingreso. Se recomienda incluir una tubera de aeracin despus de la transicin de ingreso Se debe analizar la necesidad de incluir vlvulas rompe presin en el desarrollo de la conduccin a fin de evitar el golpe de ariete, que podra hacer colapsar la tubera (solo para grandes caudales). Se debe tener en cuenta los criterios de rugosidad de Manning para el diseo hidrulico Se debe tener en cuenta los criterios de sumergencia (tubera ahogada) a la entrada y salida del sifn, a fin de evitar el ingreso de aire a la tubera. 5. Clculo hidrulico de un sifn Para que cumpla su funcin el diseo del sifn, se debe de proceder como sigue:

Analizaremos en las posiciones 1 y 2, para lo cual aplicamos la ecuacin de energa especifica:

Donde:Zi = CARGA DE POSICINYi = CARGA DE PRESIN HIDROSTTICA = CARGA DE VELOCIDAD =CARGA HIDRULICA DSIPONIBLE

Se debe de cumplir que la debe de ser mayor a la suma de todas las prdidas que se generen en el sifn.

6. Partes de un sifn invertido Desarenador.Desague de Excedencias.Compuerta de emergias y rejilla de entradaTransicion de entrada.Conducto o Barril.Registros para limpieza y vlvulas de purga.Transicion de salida.

COMPONENTES DE UN SIFON a) Transiciones de entrada y salida Como en la mayora de los casos, la seccin de la tubera o del canal de llegada es diferente a la adoptada para el sifn, es necesario construir una transicin de entrada y de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda.

La profundidad de sumergencia de la abertura superior del sifn se recomienda que este comprendida entre un mnimo de 1.1 hv y un mximo de 1.5 hv. (hv = carga de velocidad) En el diseo de una transicin de entrada y salida es aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifn un poco ms debajo de la superficie normal del agua. Esto hace mnima la posibilidad de reducir la capacidad del sifn causada por la introduccin de aire a este. b) Rejilla de entrada El objetivo de la rejilla es el impedir o disminuir la entrada de basuras u objetos extraos al sifn que impidan el funcionamiento correcto del ducto. Si se instala una rejilla en este punto, entonces se debe considerar las prdidas de carga producto de la disminucin de rea para el paso del flujo. Esta rejilla puede ubicarse inmediatamente antes de la entrada del lquido al sifn o se puede reemplazar por una cmara de rejas emplazada antes de la cmara de entrada al sifn.

En este caso, las prdidas de carga que se producen no afectan la hidrulica del sifn puesto que el flujo llega a la cmara de entrada con la velocidad y altura de escurrimiento normales. c) Tuberas de presin Son tuberas que transportan agua bajo presin. Para que los costos de mantenimiento sean bajos se deben colocar soportes y anclajes de la tubera en pendientes estables y encontrar buenos cimientos, para evitar que frente a peligros de erosin, las tuberas no se desplacen y continen funcionando. Las velocidades de diseo de sifones grandes deben estar entre 2.5 3.5 m/s, mientras que los sifones pequeos se recomienda 1.6 m/s aproximadamente, intentando siempre a que velocidad mnima de diseo sea mayor a 0.8 m/s. Un sifn se considera largo cuando su longitud es mayor a 500 veces el dimetro. 20AHORA PASAREMOS A UN EJEMPLO APLICATIVO EN EXCEL !