ESTRUCTURAS DE CRUCE Y/O PASE :1) INTRODUCCIÓN

Carreteras y vías férreas que atraviesan la corte a través de las cuencas individuales de tierras. Para permitir que elflujo de cada cuenca a través del terraplén, se utilizan alcantarillas, sifones y acueductos.Aunque estas estructuras simples en apariencia, su diseño hidráulico no es un asunto fácil. elfuncionamiento de estas estructuras bajo las diversas condiciones posibles de descarga presenta un pocoproblema complejo que no puede ser clasificada como flujo bajo presión o flujo de la superficie libre. lacondiciones reales implican estos dos conceptos.Estructuras hidráulicas empleadas para transmitir, control, medir y proteger el flujo de agua avarios lugares de un sistema de riego y drenaje. Hay muchos tipos diferentes de estructuraspuede ser utilizado para estos fines individualmente, pero pueden ser pequeñas o grandes. Las estructuras pueden contribuir a una gran parte del coste total de capital de un proyecto de riego; por lo tanto, un diseño adecuado de estas instalaciones es un factor importante en la toma del esquema eficiente y mantener los costos de capital para un mínimo. el diseño final debe tener en cuenta las prácticas y los métodos de cultivo en moda y debe esforzarse para cumplir con los requerimientos de los agricultores y de este modo conseguir su cooperación. Esto reducirá al mínimo los costes de mantenimiento al minimizar el mal uso y el vandalismo. otro factores que afectan el diseño y funcionamiento de las estructuras de riego incluyen las condiciones del sitio, las métodos empleados para el transporte de agua y la disponibilidad de materiales de construcción. sólo los tamaños más pequeños de la estructura son susceptibles de tener el procedimiento de diseño estandarizado.

2)Propósito y Descripción de Inverted Sifones Sifones invertidos utilizan para transportar agua del canal por gravedad bajo carreteras, ferrocarriles, otros estructuras, varios tipos de canales de drenaje, y depresiones. Un sifón es un conducto cerrado

diseñado para ejecutarse completa y bajo presión (Aisenbrey, et al., 1974). La estructura debe operar sin exceso de cabeza cuando fluye a su capacidad de diseño. 2.1) Aplicación Economía y otras consideraciones determinan la viabilidad de utilizar un sifón u otro tipo de estructura para lograr los objetivos anteriores. El uso de un canal de flujo elevada sería una alternativa a un sifón de cruzar una depresión, o desagüe en otro canal hecho por el hombre. El uso de puente sobre un canal sería una alternativa a un sifón bajo una carretera, rios o un ferrocarril.2.2) Ventajas y desventajas de Inverted Sifones Sifones invertidos son económicos, diseñados y construidos fácilmente, y han demostrado ser un fiable los medios de transporte de agua. Normalmente, la erosión del canal en los extremos del sifón es intrascendente si las estructuras de los cursos de agua de la tierra se han diseñado y transiciones y la erosión construido correctamente protección. Los costos de diseño, construcción y mantenimiento son factores que pueden hacer que un sifón invertido más factible que otra estructura que pueda utilizarse para el mismo propósito. Puede haber, sin embargo, casos en los que el valor de la altura necesaria para operar un sifón puede justificar el uso de otro estructura tal como un puente (Aisenbrey, et al., 1974). Un sifón invertido puede presentar un peligro para la vida, especialmente en las zonas de alta densidad de población.

3)ESTRUCTURA COMPONENTES El perfil de sifón se determina de una manera tal como para satisfacer ciertos requisitos de cobertura, sifón pendientes, ángulos de flexión, y la sumersión de entrada y salida. Sifón requisitos de cobertura son (Aisenbrey, et al., 1974): 1) En todas, sifones cruzar bajo carreteras distintas de caminos agrícolas y sifones que cruzan bajo ferrocarriles, deben proporcionado un mínimo de (0,91 m) de la cubierta de tierra. Caminos agrícolas requieren sólo

(0,61 m) de la cubierta de tierra y están en rampa con frecuencia usando 10-1 pendientes (el 10 por ciento de grado) cuando sea necesario para proporcionar los requisitos mínimos de cobertura. Si existen zanjas calzada y extendido por el sifón, la distancia mínima de la zanja a la parte superior de la tubería debe ser (0,61 m). 2) En virtud de sifones que cruzan los canales de descarga de cruz, un mínimo de (0.91 m) de la cubierta de tierra debe siempre a menos que los estudios indican una mayor cobertura se requiere debido a futuro proyectado retrocesos de la canal. 3) En sifones que cruzan bajo un canal de tierra, un mínimo de (0.61 m) de la cubierta de tierra debe proporcionar. En sifones que cruzan debajo de un canal revestido, un mínimo de (0.15 m) de la cubierta de tierra debePara descargas de hasta aproximadamente (2,5 m3 / s), tubos pueden ser utilizados, pero para mayor descarga una caja se prefiere sección, (Jawad, Kanaan, 1983). Para el futuro aumento de la demanda, es usual para diseñar todas las estructuras del canal de (1.2 Q) donde Q es el caudal de diseño durante el período de máxima demanda. Se toma por lo general el caudal de diseño mínimo como (0,7 Q), soplar este valor, existe el riesgo de que la sedimentación se producirá debido a bajas velocidades. para estructuras de drenaje, el caudal máximo tomados como (1.5) veces el caudal de diseño. Caudal mínimo hace no se apliquen a las estructuras de drenaje, (Jawad, Kanaan, 1983). Los materiales más comunes utilizados para alcantarillas son de acero y hormigón ondulado. la rugosidad en ambos casos por lo general supone constante para cualquier profundidad de flujo. En terrenos montañosos donde el

pendiente alcantarilla espera que sea relativamente empinada y el flujo a través de la alcantarilla gana considerable energía, tubos de acero corrugado ofrecen ventajas de disipación de energía. En terrenos planos, la pérdida de energía a través de una alcantarilla es indeseable; Por lo tanto, los tubos de hormigón son más adecuados (Simon, 1997). Para el diseño efectos en Irak, tubos de hormigón y de acero considerados con coeficiente de rugosidad (n) igual a (0.014) y (0.01), respectivamente (Jawad, Kanaan, 1983). Estructuras de drenaje deben cotejarse con las tuberías, la presión levantamiento, erosión en aguas arriba, aguas abajo, y protegido contra el ataque de sulfato en el concreto. La protección consiste en (0,4 × 0,4 × 0,2 m de espesor) bloques de hormigón más (0,1 m) ropa de cama de grava para la longitud (2 x D) del barril de aguas arriba. Aguas abajo es similar para la longitud (3 × D). Profundidad de socavación en el canal sin revestimiento puede ser calculada a partir de la fórmula de encaje y en comparación con (2 x D) y (3 × D) (Jawad, Kanaan, 1983). proporcionar entre el revestimiento de los canales y la parte superior del sifón.

4)Tipos de secciones entubado, de marco. 5)Diseño.

Consideraciones sobre el diseño hidráulico Disponible cabeza, economía, y las velocidades de sifón admisibles determinan el tamaño del sifón. Por lo tanto, es necesario asumir dimensiones internas para el sifón y calcular las pérdidas de carga tales como de entrada, la fricción, la curva, y salir. La suma de todas las pérdidas calculadas debe aproximar el diferencia en la elevación del grado de energía entre los extremos de aguas arriba y aguas abajo del sifón (cabeza disponible). En general, sifón velocidades deberán oscilar entre (1,07 m / s) a (3,05 m / s), en función de

cabeza disponible y las consideraciones económicas (Aisenbrey, et al., 1974). Los siguientes criterios de velocidad pueden utilizar en la determinación de las dimensiones del sifón: 1- (1,07 m / s) o menos durante un tiempo relativamente corto sifón con sólo transiciones de tierras previstas en entrada y salida. 2- (1,52 m / s) o menos para un período relativamente corto de sifón, ya sea con una transición de hormigón o un control estructura proporcionada en la entrada y una transición de hormigón proporcionado en la salida. 3- (3,05 m / s) o menos para un tiempo relativamente largo sifón, ya sea con una transición de hormigón o un control estructura proporcionada en la entrada y una transición de hormigón proporcionado en la salida. Donde no es razonable, la confianza de que un buen nivel de construcción será lograr la límite superior de velocidad a través de un sifón puede tomar como (3 m / s), cuando existan dudas en cuanto a la construcción calidad de esta cifra podrá reducirse a (2 m / s), (Jawad, Kanaan, 1983). Para evitar sedimentaciones, las velocidad mínima que es considerado (0,6 m / s).

6)Partes de un sifón. 7)Trazo y diseño de un sifón. 8)Cálculo Hidráulico por cada tipo de sección. 9)Ejemplo.

Acueductos: Criterios Diseño Hidráulico y Estructural.Ejemplos. De Aplicación.

Invertido SifonesPorciones de la siguiente eran adaptado desde la USBRpublicación "Diseño de S m todas las estructuras del canal" (2004)

I. Introducción• Sifones, o invertida sifón s, se utilizan para conducir el agua

a través de una depresión natural, en virtud de un carretera, o bajo una canal

• Sifones son generalmente hechas de tubos de hormigón circular o de PVC, que conecta dos canales alcanza en serie• Algunos sifones tienen secciones transversales rectangulares• Cuando va a través de una depresión, el sifón debe estar completamente enterrado, generalmente con una mínimo de aproximadamente 1 m de cubierta

• Sifones son como alcantarillas, pero en lugar de que desciende desde de entrada a toma de corriente, que cuesta abajo, luego de vuelta hasta la salida

• También, sifones usualmente tienen un solo tubo (no dos o tres en paralelo, como se con muchos alcantarillas)

• Algunos sifones tienen múltiples tuberías en PARALL e l; para ejemplo, cuando la capacidad de flujo original es aumentar• En general, los sifones son más largas que las alcantarillas • Abrir canales de flujo de los canales son alternativas a sifones, pero puede ser más caros de construir y / o para mantener, y puede no ser estéticamente aceptables

• Sifones lata ser muy peligroso (la tiempo a viajar de de entrada a salida es por lo general más tiempo que una persona puede aguantar la respiración)

• Sifones pueden ser muy problemático con agua cargada de sedimentos debido a los sedimentos puede tender a depósito en la bajo el punto (s)

• Con grandes sifones, limpieza periódica es posible, pero puede ser poco práctico con sifones más pequeños• Además, la limpieza por lo general significa una interrupción significativa en el servicio de suministro de agua• A veces, grava y roca pueden entrar en el sifón

• Sin embargo, la basura bastidores y / o pantallas s hould siempre ser proporcionada en la entrada

II. Estructural Componentes de Sifones1. Tubo

• La mayor parte sifones son construido fuera de tubos de hormigón prefabricado (PCP), reforzado con acero en diámetros más grandes• Clase cabeza tubería de hormigón puede ir hasta200 ft (86 psi) o más

Tubo de cilindro de hormigón • Pre-estresado tiene alambre de acero envuelto alrededor de la tubería con un mortero revestimiento

Tubería de concreto • Pre-estresado se utiliza normalmente en grandes sifones (más de 10 pies de diámetro), con longitudes de 20 ft, y colocado en zanja con un vehículo especial

Tubería de concreto • Pre-estresado se consideró previamente la más opción económica para grandes sifones, pero la experiencia ha demostrado que el alambre puede corroer en sólo 15 a 18 años de servicio (por ejemplo, Sal Río proyecto en Arizona)• Sifones de más edad se han construido fuera de

Sifón instalación (USBR) 

(AC), mezclas de asbesto-concreto, pero esto ha sido descontinuado en los EE.UU. debido a la riesgos para la salud desde exposición aamianto

• Sifones también puede ser construido con plástico o tubos de acero, incluyendo otras posibilidades menos comunes (incluso madera)

• USBR diseños sifón siempre tiene un único tubo o cañón, pero esto no es una limitación de diseño en general, y se puede encontrar sifones con dos o más tubos en paralelo• USBR sifón diseños siempre tienen tuberías de sección circular• La sifón en el canal de Narmada en la India fue construido recientemente para llevar a 40.000 pcs

(1.100 m 3 / s) a través de una depresión; ella tiene múltiples conductos rectangulares en paralelo

• El Proyecto Arizona central (PAC) tiene cuatro grandes sifones con 21-pies pre diámetro subrayó tubería de concreto; algunos de éstos ya han sido sustituidos debido a la corrosión y fallo estructural posterior2. Transiciones• Transiciones de sifones son la

• La mayor parte sifones tienen entrada y la salida estructuras a reducir la pérdida de carga, evitar la erosión y las tuberías, y mantener la inmersión ("sello hidráulico")

• Es lata ser muy peligrosos para omitir entrada y la salida estructuras debido a que estos lugares sona menudo en empinado terraplenes que erosionar muy rápidamente en el caso de un incumplimiento o desbordamiento

• Un aliviadero de emergencia es a veces situado justo aguas arriba de una entrada del sifón

• Las transiciones en sifones más pequeños podrán ser de la mismo diseño en la entrada y salida, y los diseños estándar se pueden utilizar para reducir los costos

• Con sifones más grandes, puede ser deseable hacer un diseño de transición "site-specific", posiblemente con diferentes diseños para la entrada y salida3. Puertas y Cheques

• Gates y los cheques se pueden instalar:

(A) en la entrada de un sifón para controlar el nivel de agua aguas arriba(B) en la salida de un sifón para control de sumersión aguas arriba• Operación de un puerta en la entrada de un sifón puede garantizar el sello hidráulico, perono asegurar el flujo de tubería completa en la sección cuesta abajo (s) de tubería en las descargas por debajo del valor de diseño• Ella es no común a instalar una puerta en L a salida de un sifón (esto nunca se hace enDiseños USBR)4. Collares

• Collares de mayo utilizar, como con alcantarillas, a prevenir "tuberías" y los daños debidos a los animales de madriguera

• Sin embargo, con sifones que no siempre son necesarios porque las estructuras de entrada y salida deben ser diseñados y construidos para dirigir toda el agua en la entrada y salir toda el agua en el canal de aguas abajo 

5. Purga y de ventilación Estructuras• Un "Blow-off" estructura es un con válvula de salida en la

parte superior de la tubería en un punto bajo en el sifón• Sifones más pequeños a menudo no tener una estructura soplado

• Estas estructuras se utilizan para ayudar a drenar el sifón en caso de emergencia, para mantenimiento de rutina, o para invierno de apagado

• Blow-off estructuras puede tener agujeros hombre (o "Acceso persona agujeros ") en grandes sifones a permitir la entrada conveniente para inspección manual• Blow-off estructuras puede ser usado para eliminar periódicamente los sedimentos de la tubo

• rejillas de ventilación continua de acción prolongada se instalan en algunos sifones a eliminar el aire durante el funcionamiento (esto es por lo general después de pensamiento cuando "blow-back" (y ondulantes) los problemas se manifiestan)

• Otros tener tuberías verticales simples a v ent aire desde la pipa, pero estos lata tener la efecto opuesto

• El aire puede quedar atrapado, especialmente en sifones l ong, durante el llenado; llenado del sifón debe ser gradual, no repentina

• Algunos soplado estructuras son de la Tipo "c lamshell", con la parte superior e inferior Hojas fuera de un tee en la fondo de la sifón

• Clamshell golpe-offs no son así común, pero tener ventajas claras en términos de evitar la cavitación (manipulación de alta velocidad fluye a cabezas grandes) en comparación con la mariposa válvulas, para ejemplo6. Canal Wasteways

• Un evacuador (vertedero lateral derrame) es a veces construida en la Canal, aguas arriba de un sifón de entrada a desviar el flujo canal en la caso de obstrucción de la sifón o otra situación de emergencia

• Además, la entrada a un sifón siempre debe tener bastidores y / o pantallas para evitar que las rocas de basura y otros residuos de entrar en el tubo

• Si la de entrada es en un participación canal, la diseño debe tener un cámara de carga para calmar la turbulencia antes

de entrar en el sifón; de lo contrario, el aire arrastre puede ser significativo7. Seguridad Características

• En operación, sifones puede parecen ser daño l ess, especialmente en un canal grande, pero puede ser mortal• Sólo aguas arriba de la sifón de entrada lo siguiente puede ser utilizado:• letreros con advertencias• peldaños de la escalera en las orillas de los canales• pasos en las orillas de los canales• cable con flotadores en toda la superficie del agua• seguridad red con cables y cadenas• rejillas o basura bastidores 

III. Diseño de Sifones• El diseño de sifones tiene muchas similitudes con la diseño

de alcantarillas; Sin embargo, a diferencia del diseño de alcantarillas:1. sifones generalmente están diseñados para el flujo de la tubería completa2. sifones generalmente están diseñados para minimizar la pérdida de carga3. sifones, tome del agua hacia abajo, a continuación, una copia de seguridad• USBR sifón diseños son generalmente para una de 50 años asumido útil vida1. Límite de velocidad Pipe• De acuerdo con el USBR, velocidades de tubería al alta de diseño deben estar entre3,5 y 10 fps• Recientes diseños USBR han llamado sobre todo para 8 fps velocidad• Muchas alcantarillas pequeñas están diseñadas para 10 fps

• En , velocidades de tuberías inferiores generales están muy bien para pequeños sifones, pero en gran capacidad y larga o sifones de TI es justificable diseño para velocidades más altas• Sifones largos pueden costar mucho menos aún con un tamaño ligeramente más pequeño tubo2. Las pérdidas de cabeza

• Las alcantarillas se diseñan generalmente para flujo de tubo lleno de de entrada a de salida (la salida está casi siempre sumergida, y es alto l y poco probable que el flujo de canal abierto prevalecería en todo el sifón - el cambio de elevación suele ser demasiado grande)• Pérdida de carga total es la suma de: entrada, salida, tubería, y las pérdidas de carga menores

• Las pérdidas de convergencia en la entrada suelen ser insignificantes, pero las pérdidas de divergencia en la salida (salida) puede ser significativa• Más de la la pérdida en una sifón es desde fricción en la tubería• Salida pérdidas son típicamente alrededor de dos veces las pérdidas de entrada

• Pérdidas menores en codos suelen ser insignificantes• La mayoría de los sifones están diseñados para llevar a la

aprobación de la gestión del diseño completo sin causar un "M1" perfil (remanso) en la río arriba channel - a lograr esto, ella es importante estimar cuidadosamente las pérdidas de carga

• Si la pérdida de carga total del sifón en la descarga de diseño excede cabeza disponible (diferencia en elevaciones del canal aguas arriba y aguas abajo y la profundidad del agua) el sifón funcionará a una descarga inferior y hacer que el nivel de agua aguas arriba para aumentar

• Un salto hidráulico en la parte descendente de la (lado de aguas arriba) de sifón aumentará en gran medida la pérdida de carga, y puede causar oblemas p r decreciente y "blow-back"

• Blow-back se produce cuando el aire es arrastrado i n a la agua debido a un salto hidráulico en el tubería, o debido a movimiento de un salto hidráulico dentro de la tubería; el agua y el aire surgen periódicamente hacia atrás a través de la entradaGary P. Merkley 234 BIE 5300/6300 Conferencias 

• Blow-back suele ser más problemático en sifones con relativamente plana descendente (aguas arriba) pendientes - un pequeño cambio en la cabeza aguas abajo puede causar un salto hidráulico para moverse dentro de la tubería en la extremo de aguas arriba3. Sello hidráulico

• El "Sello hidráulico" es la mínimo requerido cabeza aguas arriba, en relación con el borde superior del tubo de sifón en la entrada del sifón, a evitar la arrastre de aire en que ubicación

• El sello hidráulico recomendado por el USBR es igual a 1. 5 h Δ v, donde Δ h v es la diferencia en las cabezas de velocidad en el canal abierto de aguas arriba y en la tubería (cuando fluye completo)

• Para un valor más conservador de la sello hidráulico, utilizar 1,5 h tubería, donde h tubería es la carga de velocidad en la tubería de sifón cuando fluye completo4. Diseño Pasos• Determinar la ruta que el sifón seguirá

• Determinar el diámetro de la tubería requerida de acuerdo con la aprobación de la gestión del diseño y de la velocidad permitida

• Determinar el transición adecuada estruc t Ure tipos en la entrada y salida, o el diseño personalizado para transiciones la en particular la instalación

• Diseñar la disposición de sifón de acuerdo con el terreno existente, y la propuesta (o existente) elevaciones del canal en la entrada y salida

• Determinar el requisitos de presión de la tubería de acuerdo con la cabeza (en el punto más bajo) durante la operación• Determinar la pérdida de carga total en el sifón en la descarga de diseño

• Si la pérdida de carga es demasiado alta, elegir un grande o tubería diferente material de la tubería; o, tenga en cuenta el ajuste de los ele canal de v aciones en la entrada y salida

•. Usar la figura 2-7 en la página 30 de Diseño de S m todas las estructuras del canal (USBR) para determinar si blow-back puede ser un problema, y maquillaje ajustes si es necesario 

IV. Sifón Presión Clasificación• qué es la presión máxima en la tubería de sifón

invertido? Esto se debe debe calcular en la etapa de diseño por lo que t sombrero se selecciona una tubería adecuada.• La la presión máxima es igual a la máximo de:

1. Agua superficie elevación en la salida menos la elevación de el punto más bajo en el sifón (a menos que haya una válvula cerrada en la salida); o

2. Agua superficie elevación en la de entrada menos la elevación de el punto más bajo en el sifón, menos el pérdida por fricción de la entrada de el punto más bajo.

• En cualquier caso, la presión máxima será a, o muy cerca de, la ubicación de elevación mínimo en un sifón invertido

• Si un compuerta o válvula está en la sifón de salida, y es completamente cerrada, la presión máxima será de acuerdo a # 2, sin pérdida s ubtracting fricción (es decir, la tubería llena, condición de flujo cero); de otro modo, la condición de flujo cero se refiere a # 1

• Nota que la anterior supone que es un canal abierto aguas arriba de la entrada del sifón, y un canal abierto está en la salida del sifón• Nota que en orden a calcular frict i sobre la pérdida, es necesario asumir un diámetro de la tubería(ID) y un material de la tubería

• Debido a la posible agua creciente en la p i PE, la La presión puede ser algo más alta que la calculado anteriormente, por lo que s Ider Con la adición de unSeguridad 10% factor