DISEÑO DE SIFON INVERTIDO.docx

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    DISEO DE SIFON INVERTIDO

    MECANICA DE FLUIDOS II 1

    I. INTRODUCCIN:

    El diseo de algunas obras

    hidrulicas es fundamental en el

    desarrollo de una poblacin es un

    aspecto importe al cual se debe

    dar solucin por ello la ingeniera

    se ha caracterizado por que a lo

    largo del tiempo ha solucionado

    los distintos problemas que la

    sociedad demanda, el aumento de

    poblacin y la escasez de lluvias

    traen consigo en consecuencia la

    ausencia de agua en la localidad

    por lo que se opta construir

    estructuras hidrulicas tales

    reservorios, sifones con el fin de

    solucionar este problema.

    Para que una estructura hidrulica

    funcione es indispensable que

    cumpla con ciertos requisitos, los sifones no son ajenos a estos conceptos es

    fundamental tener una cierta diferencia topogrfica de niveles as como un caudal

    considerable, presin, temperatura, etc.

    El presente trabajo se trabajara con un sifn invertido el cual se encuentra ubicado en

    el distrito de Jess departamento de Cajamarca con el fin de analizarlo y debatir sus

    virtudes y desventajas que este posee. El diseo realizado se fundamenta en loscriterios de diseo de la autoridad nacional del agua.

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    II. RESUMEN

    En el siguiente informe hablamos del sifn situado en el distrito de Jess el cual es un

    distrito peruano y es uno de los 12 distritos que forman la provincia de Cajamarca

    ubicada en el departamento de Cajamarca, Per.

    Durante la prctica de campo se pudo reconocer una de las clases de sifones existentes

    en la localidad ya antes mencionada, se reconoci el sistema de funcionamiento, partesdel sifn, los materiales empleados y las deficiencias que este presenta.

    Los materiales empleados en el sifn el concreto simple normalizado empleado en

    tubos de 20 pulg. De dimetro y con un espesor de 2 pulg. , posee en los extremos dos

    cajas de concreto armado las cuales sirven de entrada de agua y salida de agua, y

    estn compuestos en su estructura de rejillas para evitar as el paso de material slido,

    posee tambin elementos de cierre para el control del caudal de agua.

    En adelante se plantea tambin alternativas de solucin ante los problemas

    constatados in situ como lo es la falta de limpieza, la no existencia de una vlvula de

    purga y quizs un replanteo del material empleado.

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    III. OBJETIVOS:

    Disear hidrulicamente un sifn invertido en la zona de jesus-chico.

    Conocer el fundamento terico para el diseo de un sifn invertido.

    Calcular hidrulicamente el sifn invertido ubicado en el distrito de

    Jess.

    Determinar los parmetros de diseo necesarios para un buenfuncionamiento de este sistema de transporte de masas de agua.

    IV. IV.JUSTIFICACION

    Los sifones invertidos son usados para transportar agua proveniente decanales por debajo de carreteras y vas de tren debajo de ros y quebradas,

    etc.

    Cuando existen quebradas poco anchas profundas conviene cruzarlas con

    acueductos, pero cuando el cruce es ancho arriba y profundo en el centro

    muchas veces conviene proyectar un sifn invertido.

    Los estudios econmicos y consideraciones topogrficas, geolgicas e

    hidrolgicas, determina la factibilidad de usar uno u otro tipo de estructura.

    V. ACCESIBILIDAD

    Para llegar al lugar de estudio se tomara un vehculo como medio

    transporte, por medio de la carretera Cajamarca-Jess con un tiempo

    aproximado de 45 min, una vez situado en la plaza de armas se caminara

    aproximadamente 2.5 km hacia la zona de estudio.

    VI. UBICACIN

    El lugar de estudio se encuentra a 2km aproximadamente al sureste del

    distrito de Jess provincia de Cajamarca departamento de Cajamarca.

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    VII. ALCANCES

    GPS

    WINCHA

    LIBRETA DE APUNTES

    LAPIZ

    CAMARA FOTOGRAFICA

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    VIII. MARCO TERICO:

    TEORIA DEL SIFON INVERTIDO

    Para cruzar una depresin, se debe recurrir a una estructura de cruce en cada caso seescoge la solucin ms 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

    Perfil de un sifn invertido

    ELECCIN DEL TIPO DE ESTRUCTURA

    Cuando el nivel del agua es menor que la rasante del obstculo, se puedeutilizar una alcantarilla

    Cuando el nivel de la superficie libre del agua es mayor que la rasante delobstculo, se puede utilizar como estructura de cruce; un puente canal o unsifn invertido o la combinacin de ambos.

    El puente canal se utilizar cuando la diferencia de niveles entre la ras ante delcanal y la rasante de la quebrada o ro, permita un espacio libre, suficiente paralograr el paso del agua.

    El sifn invertido se utilizar si el nivel de la superficie libre del agua es mayor

    que la ras ante del obstculo.

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    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 inclusootro canal.

    CRITERIOS DE DISEO

    Las dimensiones del tubo se determinan satisfaciendo los requerimientos decobertura, pendiente del tubo, ngulos de doblados y sumergencia de la entrada ysalida.

    En aquellos sifones que cruzan caminos principales o debajo de drenes, se requiereun mnimo de 0.90 m de cobertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales driego sin revestir, es suficiente 0.6 m. Si el sifn cruza un canal revestido se considerasuficiente 0.30 m de cobertura.

    En el caso particular del cruce con una quebrada o ro de rgimen caudaloso, deberhacerse un estudio de profundidad de socavacin para definir la profundidad en laque 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 mnimadel tubo horizontal debe ser 5 o/oo. Se recomienda transicin de concreto a laentrada y salida cuando el sifn cruce caminos principales en sifones con mayor oigual 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 ocurrenciafortuita de caudales mayores al de diseo, se recomienda aumentar en un 50% o0.30 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 cortoscon transiciones de tierras, tanto a la entrada como a la salida, se puede usar unavelocidad de 1 m3

    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 hvrespectivamente o con lo manifestando en los tems 2.4 y 2.5./s, en sifones contransiciones 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 con o sin control en la entrada.

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    A fin de evitar remansos aguas arriba, las prdidas totales computadas seincrementan 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, estaprofundidad de sumergencia es conocida como sello de agua y en el diseo se toma1.5 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 undrenaje 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 elsumido en el diseo, por esta razn se recomienda usar n = 0.008 cuando se calculalas prdidas de energa.

    Con la finalidad de evitar la cavitacin a veces se ubica ventanas de aireacin enlugares donde el aire podra acumularse.

    Con respecto a las prdidas de carga totales, se recomienda la condicin de queestas sean iguales o menores a 0.30 m Cuando el sifn cruza debajo de unaquebrada, es necesario conocer el gasto mximo de la creciente.

    Se debe considerar un aliviadero de demasas y un canal de descargainmediatamente 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 laconduccin 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 diseohidrulico

    Se debe tener en cuenta los criterios de sumergencia (tubera ahogada) a la entraday salida del sifn, a fin de e