DISEÑO DE UN SIFON INVERTIDO

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Facultad de Ingeniera y Arquitectura

DISEO DE UN SIFON INVERTIDOIng. Giovene Prez Campomanes gperezc@usmp.pe Docente

8.4.5 Diseo hidrulico del sifn invertido:El desnivel entre las gradientes de energa en la entrada y la salida algunas veces se predetermina y en otras ser igual a la suma de todas las perdidas producidas en el contorno.Las perdidas de carga importantes son: a. b. c. d. e. f. En la transicin de entrada y salida Perdida rejilla de ingreso y salida Por friccin en transiciones Por friccin en el sifn En los codos o cambios de direccin Por cambio de seccin en la salida.2

La simbologa a emplearse: : Longitud transicin de entrada : longitud transicin de salida : longitud del sifn : velocidad del canal de entrada : Velocidad del canal de salida : Velocidad en el sifn : Pendiente del sifn : Pendiente del canal : Aceleracin de la gravedad

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a. Perdidas de carga en las transiciones de entrada y salida: Las perdidas de carga en las transiciones son:

Donde : kt : 0.1 en la transicin de entrada kt : 0.2 en la transicin de salida

b. Perdidas de carga en las rejillas: Se calcula segn Kirschmer:

De donde: Kr : coeficiente que depende de la forma de la reja : ngulo que hace la reja con la horizontal s : espesor de la reja b : luz entre rejas

4

5

Para rejillas completamente sumergidas se emplea la formula de Creager:

Siendo:

Donde: ag = rea bruta de la estructura de rejillas an = rea neta de paso entre rejillas V = velocidad neta a travs de rejillas. c. Perdida de carga en la entrada y salida: De donde: h3 = prdida de carga por entrada al conducto v = Velocidad del agua en el barril Ke = Coeficiente que depende de la forma de entrada6

d. Perdida de carga de friccin en el sifn: R= radio hidrulico L = longitud total del conducto v = velocidad del agua en el conducto S = pendiente de la lnea de energa

e. Perdida de carga debida a codos y cambios de direccin:

: ngulo de reflexin del sifn

VALORES DE KeCompuerta en pared delgada - contraccin suprimida en lados y en el fondo Para entradas con arista en ngulo recto 1 0,5

Para entrada con arista ligeramente redondeadaPara entradas con arsita completamente redondeada R/D = 0,15 para entrada abocinada circular

0,230,1 0,004

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f. Perdidas ampliacin: segn Borda; la perdida de carga es:

Segn Archer:

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DISEO DE UN SIFON INVERTIDO9

PROCEDIMIENTO DE CALCULO1. Calcular las dimensiones del canal: 2. Calcular las dimensiones del conducto: 2.1 Si se conoce el caudal , y suponiendo una velocidad, aplicando la ecuacin de continuidad se tiene: 2.2 Definir el tipo de seccin transversal del conducto: Circular Cuadrada Rectangular 2.3 Calcular las dimensiones: Si la seccin es circular : 2.4 Recalcular v :

10

3. Calcular las transiciones: 3.1 Calcular la transicin exterior de trapezoidal a rectangular:

De donde: = Longitud transicin exterior = espejo del agua = D = dimetro del conducto

T t

3.2 Calcular la longitud de la transicin interior de rectangular a circular.De donde:

D

= Longitud transicin interior = Dimetro del conducto11

4. Calcular la carga disponible: 4.1 Calcular la diferencia de cotas

4.2 Calcular las perdidas totales aproximadas:

: Sumatoria de las perdidas totales.

Para una tubera llena.

Para lo cual:12

4.3 Si 5. Clculos en el sifn: 5.1 Calculo de

; no hay problema para continuar los clculos:

Aplicar la ecuacin de Bernoulli entre 1 y 2 :

De donde

debe ser positiva.

5.2 Calcular el % de ahogamiento a la salida del sifn:

Verificar que el % de ahogamiento >= 10 %.13

5.3 Calculo de Aplicando la ecuacin de Bernoulli entre 3 y 2 :

De donde: y3 = D ( aprox.) Z3 = Z2

5.4 Calculo de la Ecuacin de Bernoulli entre 4 y 3 :

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Z4-Z5 = diferencia de cotas de los puntos 4 y 3 y4 = y3 = D v4= v3 = v 0 velocidad en el conducto

5.5 Clculos de y5 , he:

Donde : Z5 = Z4 y4 = D.15

5.6 Calculo del % de ahogamiento en la entrada del sifn

Verificar que el % de ahogamiento >= 10 %. 5.7 Calculo de y6 y hte :Aplicando la ecuacin de Bernoulli entre 6 y 5 :

De donde: Z6-Z5 = es la diferencia de cotas entre estos puntos

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Debemos considerar que

es positivo.

5.8 Calculo de las perdidas totales:

De donde: = perdidas totales = perdidas en las entradas = perdidas en la entrada ( reduccin) = perdidas de friccin en el conducto = perdida en los codos = perdida en la salida ( ampliacin). = perdida por la transicin de salida. 5.9 debemos comparar con el Si , el conjunto de perdidas es absorbido por la diferencia de cotas. Si realizar cambios, los cambios que pueden realizarse son:17

Aumentar las dimensiones del conducto. Variar el desnivel entre el canal de entrada y la salida.

Debemos verificar que se cumpla:

De donde:

= Tirante al inicio del canal , despus del sifn = Tirante al final del canal antes de la transicin= diferencia de cotas entre 1 y 6. = perdida totales en el sifn

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FIN DEL TEMA

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