UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE QUIMICA, INGENIERIA Y TECNOLOGIA

TEMASIFN

CTEDRA : FLUJO DE FLUIDOS

CATEDRTICO : Ing. Pascual Vctor Guevara Yanqui

INTEGRANTES : CANTURIN PERALTA Jeraldy Wendy CASAVILCA SUAREZ Cecilia Cindy DAMIAN AMAYA Alcides QUISPE ONCEBAY Nora SORIANO POMAYA Jossi

SEMESTRE:VI

HUANCAYO PER2012

I INTRODUCCIN:

Los conocimientos de ingeniera obtenidos en nuestra formacin, llevndolo a la realidad algunas obras de sistemas sanitarios, la topografa del ambiente exige una ejecucin de obras especiales como sifones invertidos, dada la necesidad de superar obstculos como, quebradas, ros, canalizaciones de aguas pluviales, aductoras, cruce de tneles subterrneos (metros), etcEl sifn normal surge como solucin a la necesidad de burlar un obstculo topogrfico y conducir un fluido mediante una tubera a presin, disendose como una tubera simple. Es notable la utilidad que tiene este tipo de estructuras no solo porque resuelve el problema de realizar grandes tramos de canal cuya construccin demandara mayores costos elevando el monto del proyecto. -Este tipo de estructura se justifica porque reduce los costos de un proyecto hacindolo ms econmico ahorrando tiempo de ejecucin. Nos permite vencer una elevacin y transportar el fluido de un punto de difcil acceso a otro.

II RESUMEN:

Un sifn es un dispositivo o estructura hidrulica que se utiliza para trasvasar un lquido en canales a travs de obstculos tales como un rio, una depresin del terreno u otro canal.Podemos diferenciar dos tipos de sifones en cuanto al principio de su funcionamiento: Sifn (normal) y Sifn invertido.En la realizacin del experimento se trabaj con el diseo de un sifn normal, en el cual se determin la mxima altura de esta, utilizando la ecuacin de Bernoulli la cual nos dio como resultado:, como consecuencia de la determinacin de la altura mxima se determin el caudal, la velocidad de fluido, las perdidas por friccin y la presin absoluta en el vrtice del sifn; los cuales fueron planteados como objetivos de la experimentacin.

III OBJETIVOS:OBJETIVO GENERAL Estudiar de los principios que rige el sifnOBJETIVO ESPECIFICO Determinar la altura mxima para que no se lleve a cabo la accin del sifn. Calcular el caudal a un volumen y tiempo de salida. Determinar la velocidad de salida del fluido a una altura determinada. Determinar la perdida de carga por friccin total. Determinar la presin absoluta en el vrtice del sifn.IV MARCO TERICO2.1. SIFN Un sifn est formado por un tubo, en forma de "U" invertida (en el caso de sifn normal), con uno de sus extremos sumergidos en un lquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. Para que el sifn funcione debe estar lleno de lquido, ya que el peso del lquido en la rama del desage es la fuerza que eleva el fluido en la otra rama. El sifn ya era conocido por los romanos que lo utilizaban en sus acueductos.

2.2. DESCRIPCIN Y FUNCIONAMIENTOLos sifones son estructura hidrulicas que se utilizan en canales para conducir el agua atravs de obstculos tales como un rio, una depresin del terreno u otro canal.Podemos diferenciar dos tipos de sifones en cuanto al principio de su funcionamiento: Sifn (normal) y Sifn invertido.

El sifn normal llamado simplemente sifn por la mayora de los autores conduce el agua pasando sobre el obstculo como se ilustra en la figura (a) y su funcionamiento del agua a la entrada; para iniciar su funcionamiento es necesario producir el vaco en el interior del conducto, entonces la diferencia de presin entre la entrada (Presin atmosfrica) y en el interior del conducto (Presin cero o prximo a cero) hace que el agua fluya en sentido ascendente al llegar a la crosta A, el agua cae por gravedad hacia la rama derecha dejando un vaco en la crosta lo que hace que el flujo sea continuo mientras no se introduzca aire en el conducto, por esta razn la entrada al sifn debe estar siempre ahogada.2.3. CALCULO HIDRULICO

2.3.1. Calculo de la perdida de cargaEn un sifn se presentan varios tipos de prdidas de carga.

a) Perdida por transicin de entradaSe ha obtenido experimentalmente que es aproximadamente la dcima parte del incremento de carga de velocidad entre los extremos de la transicin.

Donde:

b) Perdida de carga por entrada al conductoEs la componente ms considerable de las prdidas de carga, su valor puede representar hasta el 70% de la prdida total. Es ocasionado por el rozamiento entre las partculas del lquido y las paredes del conducto por lo tanto depende de la mayor o menor rugosidad de la superficie interior del conducto.La frmula de Darcy es una de las ms usadas para determinar est perdida de carga.

TABLA 1. Coeficiente de friccin

c) Perdida de carga por friccin dentro del conductoExperimentalmente se ha obtenido que es aproximadamente dos dcimas del cambio de carga de velocidad entre los extremos de transicin de salida.

Donde:

d) Perdida de carga por transicin de salidaLas funciones de las transiciones es cambiar gradualmente la seccin del canal a la seccin del conducto.Segn especificaciones de la secretaria de Recursos Hidrulicos el ngulo formado por el eje de la transicin del nivel del agua con el talud debe estar dentro de los siguientes lmites: a

Ecuacin de energa entre el tanque de carga y el punto ms alto del conducto (T)Por estar el conducto por encima de la lnea esttica, la presin atmosfrica es el principal factor que contribuye al ascenso del fluido tal como se ver en las siguientes ecuaciones. Es por ello que se recomienda hacer el anlisis en trminos de presiones absolutas.

Despejando la presin atmosfrica y haciendo despreciable la cabeza de velocidad en el tanque de carga se tiene que se cuenta con la presin atmosfrica del lugar para vencer un desnivel hasta el punto T, garantizar una cabeza de velocidad en T y vencer las perdidas entre 1 y T.

La presin atmosfrica del lugar depende de la altitud del lugar, siendo la mxima al nivel del mar. Para otras elevaciones puede usarse la siguiente expresin aproximada:

Despejando la altura de ascenso se tiene que la altura de ascenso del sifn por encima de la lnea esttica, debe ser menor que presin atmosfrica del lugar.

Para evitar problemas de cavitacin, la presin en T debe ser siempre mayor que la presin de vapor de agua. Se recomienda por seguridad que sea mayor que 2.0 0 3.0 mca.La presin de vapor se refiere a la presin necesaria para que un fluido pase del estado lquido al gaseoso a una temperatura dada. Ecuacin de energa entre el tanque de carga y el de descargaPara garantizar el funcionamiento del sistema debe cumplirse con la ecuacin de la energa entre los tanques 1 y 2.

2.4. VERIFICACIN DEL AHOGAMIENTOEn sifones tipo normal el ahogamiento tanto a la entrada como a la salida del conducto es indispensable ya que el funcionamiento se basa en producir dentro del conducto una presin inferior a la atmosfrica.En sifones invertidos no es necesario el ahogamiento desde el punto de vista de su funcionamiento hidrulico, sin embargo es recomendable que trabaje ahogado sobre todo en la entrada para evitar que entren a los conductos solidos flotantes que puedan obstruirlo.El ahogamiento mnimo recomendable es de un dcimo del tirante.

2.5. ELECCIN DEL DIMETRO DE LA TUBERAEl dimetro de la tubera se determina mediante la ecuacin de la continuidad para un gasto determinado de modo que la velocidad del agua en el conducto este dentro de los lmites recomendables para que no se produzca ni sedimentacin ni erosin dentro del conducto.

cuando el gasto que deber conducir el sifn varia dentro de un rango muy amplio no es posible escoger una sola tubera que satisfaga las condiciones de velocidad citadas para los diferentes valores del gasto. En estos casos se disea un sifn con varias tuberas independientemente prar varios valores del gasto y a la entrada una cmara de reparacin que conduce el agua hacia el conducto adecuado segn el gasto.

2.6. APLICACIN: En instalaciones hidrulicas en edificiosLa aplicacin ms comn de los sifones es en los desages de fregaderos, lavabos, inodoros, etc. Para evitar que el mal olor de las caeras ascienda por los desages. Consiste en un tubo en forma de "S" tumbada, de manera que, al desaguar, se llena la primera curva del tubo y la segunda acta como un sifn, vaciando la primera hasta que el nivel de agua baja y entra algo de aire. En este momento, el sifn deja de funcionar y retrocede el agua que est en la parte ascendente entre las dos eses, llenando la primera curva del tubo y aislando el desage de los gases de la caera. Actualmente, se suelen llevar todos los desages a un sifn comn, llamado "bote sifnico". En aparatos electrodomsticos La toma de leja y suavizante de las lavadoras suele ser un sifn. El suavizante est en su cubeta y no alcanza la parte superior del sifn, pero cuando se abre la vlvula de entrada de agua, el nivel sube, comenzando el sifonamiento, que no se interrumpe hasta haber vaciado el depsito de suavizante.El sifn es la parte de la tubera de desage de los lavabos y fregaderos que se obstruye con ms facilidad.Este elemento esencial de fontanera est formado por un tubo en forma de 's' acostada que lleva un tapn enroscado en la parte ms baja. Como descargador de seguridad en canales Aprovechando las caractersticas hidrulicas de los sifones, estos son ms eficientes que los vertederos libres para descargar el agua que, por alguna maniobra equivocada aguas arriba, podra desbordarse de un canal provocando cuantiosos daos a las estructuras, por ejemplo, de canales de riego. Para alimentar surcos de riegoEs un sistema bastante utilizado puesto que permite retirar el agua desde el canal terciario de riego sin daar el canal mismo, que generalmente es de tierra. Generalmente estos sifones son de PVC flexible, de un dimetro de entre 2" y 3". Para atravesar depresiones en el terreno En esta aplicacin en realidad se utiliza lo que comnmente se llama sifn invertido. Si un canal se encuentra a su paso con una depresin del terreno natural que obligara a construir un terrapln muy elevado, muy frecuentemente es ms conveniente interrumpir el canal con un tubo en forma de "U", atravesando as la depresin y retomando luego el canal cuando el terreno vuelve a tener una cota adecuada. En este caso el funcionamiento hidrulico se basa simplemente en el "principio de los vasos comunicantes.V PARTE EXPERIMENTALSIFN:

VI CLCULOS Y RESULTADOSCONSIDERACIONES: Flujo permanente No hay intercambio de calor Dado que es un sistema abierto las presiones en A y B son iguales a la presin atmosfrica.BALANCE DE MASA:

Integrando

BALANCE DE ENERGIA:

Si por ser fluido incomprensible

Dividiendo g () Aplicamos para A y C siendo 1=A y 2=C:

si y si

Aplicando la ecuacin entre A y B siendo 1=A y 2=B

si y si

Aplicamos la ecuacin entre A y B siendo 1=A y 2=B

Para hallar la Hmx aplicamos la ecuacin

VII DISCUSIN DE RESULTADOSLos resultados obtenidos en la experimentacin no son tan exactos ya que durante la experimentacin hubo varios factores que varan, y tambin porque los datos obtenidos o los instrumentos con los que se midieron no nos proporcionan datos completamente precisos, es por ello que en la realizacin de los clculos se toman medidas estndares, las cuales no varan mucho con la realidad.Durante la experimentacin hubo errores instrumentales y errores de observacin, pero para la realizacin de los clculos se utilizaron los datos mas precisos y exactos que se obtuvieron.VIII CONCLUSIONES Se utiliz la ecuacin de BERNOULLI en el sifn y se hall la altura mxima: Se logr determinar el caudal para un tiempo y una volumen de salida siendo esta . Se hall la velocidad de del fluido para una determinada altura la cual es. Se logr determinar las prdidas totales en la manguera producidas por friccin siendo esta Se determin la presin absoluta en el vrtice del sifn la cual es IX ANEXOS