UNC URRUTIA MEDINA, SARLY LIZZETH

INFORME:

SIFON NORMAL

FACULTAD DE INGENIERÍA – UNC INGENIERÍA CIVIL

I. INTRODUCCIÓN:

La necesidad de llevar agua a ciertas zonas con una diferencia de

alturas pasando desde un nivel de cota topográfica alta hasta un punto

más bajo; pero atravesando puntos más elevados que los del nivel de

entrada, nos lleva al estudio del diseño de un sifón que nos permitirá

conducir este fluido.

Un sifón normal no viene a ser mas que una línea de conducción,

con una sola entrada y una sola salida, elaborada de un mismo material y

del mismo diámetro, por lo que las condiciones y ecuaciones que

obedece son las mismas que las de una tubería simple pero tomando en

cuenta la presión atmosférica de la zona.

En esta oportunidad trabajaremos con un sifón normal ubicado en

la Universidad Nacional de Cajamarca.

II. OBJETIVOS:

Verificar la construcción de un sifón normal.Conocer si cumple con la cavitación.

III. JUSTIFICACIÓN:

Conocer en campo un sifón normal con el cual encontraremos sus características y particularidades para luego plasmarlos en un diseño propio sin tener inconvenientes.

Para esta práctica realizaremos de manera experimental la comprobación de las medidas pertinentes.

IV. MARCO TEORICO:

Sifón: Estructura hidráulica que permite conducir un líquido desde un

nivel de cota topográfica alta hasta un punto más bajo; pero atravesando

puntos más altos que los del nivel de entrada.

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Pasando el plano referencial por el

extremo de salida de la tubería y

aplicando la ecuación de la energía entre la fuente y la sección de salida

del conducto.

Condiciones de frontera:

(Presiones Manométricas)

Constante (Flujo Permanente)

0 (El plano de referencia pasa por el centroide del extremo de

descarga)

(Flujo Permanente)

(Velocidad en cualquier sección del conducto)

(Flujo Turbulento)

Sustituyendo las condiciones de frontera en la ecuación de la

energía y teniendo en cuenta que además que el término de pérdidas

incluye las pérdidas por fricción y las singulares, se llega a la siguiente

expresión.

(1)

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: Desnivel entre la fuente y el extremo de salida

Q : Caudal de diseño

g : Gravedad terrestre

D : Diámetro del sifón

L : Longitud del sifón

f : Factor de fricción de Darcy

k : Suma de coeficientes de pérdidas en accesorios

del sifón.

Aplicando la ecuación de la energía entre la fuente y la sección

crítica “c” de presiones negativas.

En la fuente se tiene las mismas condiciones de frontera, sólo que

ahora consideramos presiones absolutas para compatibilizar con la

presión de vapor del líquido que tiene valor absoluto.

Reemplazando estas condiciones en la ecuación de la energía y

despejando la presión crítica del punto c.

(2)

Pc : Presión absoluta en la sección crítica c

Patm : Presión barométrica

hc : Desnivel entre la fuente y la sección crítica c

Q : Caudal del diseño del sifón

g : Gravedad Terrestre

D : Diámetro del sifón

L’ : Longitud de la tubería desde la entrada hasta la

sección crítica c

K’ : Suma de coeficientes de accesorios desde la entrada

hasta la sección crítica c

Con la ecuación (1), se determina el diámetro en concordancia

con el flujograma de la tubería simple y luego se verifica la presión en la

sección crítica con la ecuación (2). Pues la presión en la sección crítica no

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deberá ser menor que la presión de vapor del líquido, para controlar el

fenómeno de cavitación.

En el caso de sifón, la fuente de energía externa lo constituye la presión

atmosférica local.

Los accesorios imprescindibles en el sifón normal son: una pichancha, constituida por una coladera y una válvula check o de pie; un tapón de cebado en la parte más alta, una válvula de aire y una válvula de compuerta o de purga.

Cavitación: Se denomina así al fenómeno de formación y desaparición rápida de burbujas (cavidades) de vapor en el seno del líquido. Las burbujas se forman en las zonas de la reducción de presiones. Al ser conducidas a zonas de mayor presión explotan provocando un ruido característico. Un sistema hidráulico debe evitarse la aparición de cavitación por las

siguientes razones:

i. La cavitación significa una discontinuidad en el escurrimiento y

por lo tanto un reducción de la eficiencia de conducciones.

ii. La cavitación significa inestabilidad en el escurrimiento y puede

dar lugar a ruido o vibraciones.

iii. La ruptura de las burbujas produce tensiones muy fuertes que

pueden conducir a la falla estructural de la tubería.

En el caso de sifón, la fuente de energía externa lo constituye la presión

atmosférica local.

Los accesorios imprescindibles en el sifón normal son: una pichincha,

constituida por una coladera y una válvula check o de pie; un tapón de

cebado en la parte más alta, una válvula de aire y una válvula de

compuerta.

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DESARROLLO DEL SIFON

DETERMINACIÓN DEL CAUDAL (Q):

Tomando en cuenta los datos obtenidos en el campo (del sifón normal), hallamos el caudal Q para luego comparar con el caudal obtenido en el campo.

MEDIDAS TOMADAS PARA EL CAUDAL

N° VOLUMEN

(lts)TIEMPOS

(seg.) CAUDAL

1 8 10.840.73800

738

2 8 10.860.73664

825

3 8 10.830.73868

883

4 8 10.830.73868

883

5 8 10.860.73664

825

6 8 10.890.73461

892

7 8 10.830.73868

883

8 8 10.890.73461

892

9 8 10.840.73800

738

10 8 10.820.73937

153CAUDAL PROMEDIO (Q 0.73739

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m3/seg) 871

TIEMPO (SEG) VOLUMEN (LTS)

20.65 2020.79 2020.85 2021.24 2020.45 20

PROMEDIO

20.796 20

CAUDAL PROMEDIO

0.961723408

Calculamos la velocidad del sistema:

Q = V * A

Por Bernoulli calculamos la velocidad

Considerando un flujo permanente y turbulento, material de la tubería P.V.C y temperatura ambiente 15 0C en el tramo 1-2

Tenemos que:

Asumiendo un f=0.02, tenemos:

Q=0.0011m3/s

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Entrando al diagrama de MOODY con y tenemos un

Q=0.0011 m3/s

DETERMINACIÓN DEL CAUDAL “Q”POR LOS DATOS OBTENIDOS EN EL CAMPO:

Datos:INTERIOR DEL TANQUE

Largo: 4.55mAncho: 3.95mAltura: 2.15m

Tubería Pvc: 2 plg de diámetroVolumen del depósito: 0.022 m3

Tiempos de llenado del depósito: 14.29 sg.14.53 sg.13.93 sg.

Promedio: 14.25 sg

De donde tenemos que el caudal: 0.00154 m3/s

Por lo que se asemeja al caudal encontrado anteriormente.

DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN EN LA ZONA CRÍTICA 1-C

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= 3.176

Como , por lo tanto no existe problema de cavitación.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Conocimos en campo el funcionamiento de un sifón normal.

Dicho sifón no presenta problemas de cavitación.

Para mejores resultados trabajar con un ideal flujo permanente.

Es necesario contar con una válvula check a la entrada del sifón.

VI. ANEXOS:

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