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roly-leiva-gonzales
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SIFON INVERTIDO
ESQUEMA:SENTIDO
DE CALCULOQ
❻ y1❶
SALIDA
DATOS:
Q = 1.25 m3/seg Caudal de diseño del Canal
0.0029 Pendiente de canal
b = 1.30 m
nc = 0.015
nm = 0.020
nalc = 0.012
Z = 0.00
C = 115 Coeficiente rugosidad Manning para acero
f = 0.018 0.014 0.018
α = 27.50 22.50 angulo de transic ENTRADA
V = 3.60 m/s Velocidad en el sifon
Longitud tubo 379.60 m
Talud de corte = 3.00 como analizar
Profundidad = 3482.342 m.s.n.m
Cota FCI (6) = 3487.342 m.s.n.m 8.582
Cota FTI (5) = 3486.342 m.s.n.m
Cota FCS (1) = 3478.760 m.s.n.m 1.3
Cota FTS (2) = 3477.760 m.s.n.m
angulo inclinacion= a
1.- CALCULOS PREVIOS DE DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL
Para una seccion de MEH debe cumplirse: 1/z = H/L
b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-Z)
A= by+zy^2
P= b+2y(1+z^2)^(1/2)
Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3) y = 0.74
ESTABLECIDA PARA EVITAR SEDIMENTACI
ONS1 =
va a ser necesario determinar para el examen
no aplico MEH porque la base ya esta definida
5
3
24
Resolviendo por tanteos 0.962
0.34817875908197 0.346043165468 2.78
El valor del tirante es: 0.74 m
Las dimensiones finales del canal son:
A= by 0.96 m2
P= b+2y(1+z^2)^(1/2) 2.78 m
T = b 1.30 m
Bi = 1.00 m berma interior
Be = 1.00 m berma exterior
f= 0.40 m free board o borde libre
Calculo de la velocidad:
V = Q/A 1.30 m/seg
Calculo del tipo de flujo:
F= V/(g T)^(1/2) 0.48 Flujo subcritico
2.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CONDUCTO:
A= Q/V = 0.35 0.343 m2
D = 0.66 m
D = 26.18 pulg ELIJO DIAMETRO COMERCIAL
Dasumido = 26.00 pulg 0.6604 m
R = 0.1651 m
V = 3.65 m/seg Ok!
Calculo del Numero de Reynolds: 1.00
10^-6
Re = 2409972.30 > 2300 Flujo turbulento
Calculo de la altura minima de ahogamiento a la entrada:
1.02 m
0.62 m
0.89 m
Por tanto: L' = (1^2+z^2)^(0.5) =
Hmin ≤ Cota NAIS - COTA NAFIS - D'D' = D Cos a = 0.66 m
Hmin ≤ 1.410 m Ok! MENOR A LOS TRES TEORICOS
Calculo de la altura minima de ahogamiento a la salida:
Hmin ≤ Cota NASS - COTA NAFSS - D'/2
Hmin ≤ 1.410 m Ok!
NAIS = nivel de aguas al inicio del sifon
AFIS= nivel de aguas fondo al ingreso de sifon
% ahogamiento 12.053 Ok! VALOR ABSOLUTO
3.- CALCULO DE LAS TRANSICIONES
Longitud de transicion de ingreso:
con el mayor angulo para el ingreso
Donde:
Le = Longitud de transicion exterior.
T = Espejo de agua en el canal.
t = D = Diametro del conducto.
α = Angulo de la transicion
> 10%
Le=T− t2 tan gα
Re=v .Dγagua
Hmin=32.V 2
2 .g=
Hmin=12.D .(
V
√2.D)0 .. 55=
Hmin=0 .3.V .√D=
% deahogamiento=y2−d
d×100
Le = 1.23 m MINMO 1.5
Le asumido = 1.50 m 1.20 Ec Darcy W
Lemin = 1.50 m
Longitud de transicion salida:
Li = 1.54 m CREITERIO PRACTICO
Le asumido = 1.50 m L trabsion minima debe ser de 1.5m
Criterios constructivo
4.- CALCULAR LA CARGA DISPONIBLE
Calcular la diferencia de cotas ∆Z:
∆Z = COTA (6) - COTA (1)
∆Z = 8.582 m
5.- CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA:
a.- Perdidas de carga por transicion de entrada y salida: hf friccion
h singularidad
= 0.059 m K=0,1
hte (2)-(1)
= 0.119 m K=0,2
hts (2)-(1)
b.- Perdidas por rejillas:
hre
Se analiza para una rejilla de area unitaria empleando platinas de 2"x1/4"x1.00 m
Calculo del Numero de platinas
N = A/s + 1
Donde:
N = Numero de platinas
A = Ancho unitario de rejilla = 1.00 m
B = Largo unitario de rejilla = 1.00 m
s = Espaciamiento de rejillas = 0.10 m
e = Espesor de las platinas = 0.00635 m 0.25*2.54/100
N = 11 Platinas A/s+1
Calculo del area neta por M2:
A'n = Area unitaria - Area de platinas
A'n = 0.930 m2
area' neta = area total- area de rejillas de platin
hf por accesorios
D es >
hte=0 .1.(V . t2−V .cr2
2 .g )hts=0 .2 .(V .t
2−V .cr2
2. g )
hre=KV 2
2 .g
Calculo del area neta en la tuberia:
An = A'n x At A'n*A2
An = 0.319 m2
Entonces:
An/Ag = 0.93015
Donde:
K = Coeficiente de perdida en rejillas.
An = Area neta de paso entre rejillas.
Ag = Area bruta de la estructura y su soporte.
K = 0.1662535
Vn = Q/An = m/s
Vn = Velocidad a traves del area neta de la rejilla dentro del area hidraulica
Vn = 3.92 m/s
Finalmente las perdidas por entrada y salida seran:
hre = 0.261 m
c.- Perdidas de carga por entrada al conducto:
Donde:
V = Velocidad del agua en el barril.
Ke = Coeficiente que depende de la forma de entrada Ke = 0.23
hec = 0.156 m
d.- Perdidas de carga por friccion en el conducto:
Aplicando la ecuacion de Hazen Williams seria:
hf = 7.03 m
Aplicando la ecuacion de Darcy Weisbach seria:
^
7.02 m
e.- Perdidas de carga por cambio de direccion o codos:
Ke = 0.25
D (D/90)^(0.5)
12.39 0.063 angulos a la entrada y salida del sifon21.38 0.083
SUMA 0.146
0.146 m
f.- Perdidas de carga por valvula de purga:
Se desprecia por que la valvula de purga esta fuera del cuerpo del sifon:
g.- Perdidas de carga totales: m
DESCRIPCION DH (M) OK
Para bordes redondeados.
hf =
hcd =
K=1 .45−0 .45(An
Ar
)−(An
A)2
hec=KeV 2
2g
h f=(eV t
0.8508 xCxR0 .63)1.8518 L
h f=fLD(eV 2
2 g)
halignl ¿ cd ¿¿=ke∑1
n
√ Δ90 °
.( V2
2g)¿
Perdida por transiciones de entrada 0.06 0.76
Perdida por transiciones de salida 0.12 1.53
SIFON INVERTIDO
ESQUEMA:SENTIDO
DE CALCULOQ
❻ y1❶
DATOS
Cota de Ingreso 3380.000 m.s.n.m
Cota de Salida 3379.400 m.s.n.m 0.600
Cota plataforma 3375.900 m.s.n.m
Qdemanda 0.2 m3/s
Velocidad 1.5 m/s
S= 0.002
n = 0.015
Z = 0
25
αs 12.5
b 45
g 45
A = 12 m
1.- CALCULAR LAS DIMENSIONES DEL CANAL
b = 2 y
A = b x y
P = b + 2y
y= 0.334 m
0.067082039 0.067660299
Dimensiones finales del canal
b = 0.668 m 0.70 m
y = 0.334 m 0.33 m
V= 0.855 m/seg
2.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CONDUCTO
A= 0.133 m2
D= 0.41 m
D = 16.22 pulg.
Dcomercial = 18 pulg. = 0.4572 m
Calculo de los otros parametros hidraulicos:
a.-Perimetro Mojado P= 1.44 m
b.-Area A= 0.164 m2
c.-Velocidad corregida V= 1.22 m/seg
d.-Radio Hidraulico R= 0.114 m
d.-Numero de Reynold Re= 556971.377 FLUJO TURBULENTO
αi
5.48*105
5
3
24
Q= A5/3 .S1/2
P2/3 .n
D=√ 4 Aπ
3.- CALCULO DE TRANSICIONES (INGRESO Y SALIDA)
CALCULO DE LAS TRANSICIONES EXTERIORES DE TRAPEZOIDAL A RECTANGULAR:
Transicion de ingreso: 0.26034245 m 0.3 m
Transicion de salida: 0.54759869 m 0.5 m
CALCULO DE LA TRANSICION INTERIOR DE RECTANGULAR A CIRCULAR:
Li = 0.6858 m
4.- CALCULO DE LA CARGA DISPONIBLE
Calculo de las diferencias ∆z
∆z = 0.60 m
Calculo de perdidas totales aproximadas
Para una tuberia llena se considera: R = D/4
= 0.006
Calculo de la longitud del sifon
L = hi/Senαi+Ancho plataforma+hs/Senαs
L= 22.75 m
= 0.137
= 0.171
= 0.171 m < 0.6 m
OK
hf = SE . L
SE
αi
hf =
Le=T− t2 tan gα
Σht≈1 .25h f
SE=( v .n
0 .3969D23 )2
Σht<ΔZ
Lalignl ¿ i ¿¿=1.5D ¿
h f=( v .n
0 .3969D23 )2
L
Σht≈1 .25h f
5.- CALCULOS EN EL SIFON
Z2 = Z1-L Tang b 3378.899998 msnm
Resolviendo por tanteos para 0.86 m
3379.766592 = 3379.752648
V2 = 0.50865735 m/seg
Calculo del % de ahogamiento
d = D/ Cos g 0.646579628
%A = 33.01% > 10% OK
hts = 0.01205483 m
Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 3 y 2
hs = 0.026 m
0.442 m
Diferencia de cotas entre los puntos 4 y 3
V4=V3=V = Velocidad en el ducto
Calculo de y2 y hts:
y2 =
Calculo de P3/g y hs
y3 =D Z3 = Z2
P3/ϒ =
Calculo de P4/ϒ y hf4-3
Z4-Z3 =
y4 = y3 = D
Z2+ y2+v22
2g=Z1+ y1+
v12
2g+h ts
%A=y2−d
dx100
Z3+ y3+p3γ+v32
2g=Z2+ y2+
v22
2g+hs
hts=K s(v−v2 g
)2
Z4+ y4+p4γ+v 42
2g=Z3+ y3+
v32
2g+hcodos+h f 4−3
htte=K s (v522 −valignl ¿ 6 ¿
¿2
2g)¿
L = 22.75 m
0.137 m
hcodos = 0.02674 m
Cota 3 = Cota 2 Cota 1- L tang αs 3378.900 m.s.n.m
Cota 4 = Cota 5 Cota 6- L tang αi 3379.700 m.s.n.m
-0.636 m
Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 5 y 4
0.038 m
Z5 = Z6-L Tang b 3379.700 msnm
Resolviendo por tanteos para y5 = 1.2
1.206773078 = 1.207016883
Calculo de y6 y hte
Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 6 y 5
Z6 - Z5 = Diferencia de cotas entre estos dos puntos
Calculo del % de ahogamiento: CALCULO DEL % DE AHOGAMIENTO:
d = D/ Cos g 0.646579628
%A = 85.59% > 10% OK
hte = -0.00763094 m
CALCULO DE LAS PERDIDAS TOTALES
ht = hte + he + hf + hcodos + hs + hts
ht = 0.23147 m
OK!
hf4-3
P4/ϒ =
Calculo de y5 y he
Z5 = Z4
y4 = D
he=
h f 4−3=(V .n0 .3969D2/3 )2
. L
hCODOS3=0.25√ Δ90 °
V 2
2 g
2
Z5+ y5+v52
2g=Z4+ y4+
p4γ
+v42
2g+he
hte=Ke(V 4
2g)2
Z6+ y6+v62
2g=Z5+ y5+
v52
2g+hte
%A=y2−d
dx100
htte=K s (v522 −valignl ¿ 6 ¿
¿2
2g)¿
Σht<ΔZ