DISEÑO HIDRAULICO DE UN SIFON INVERTIDO

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN

CURSO: HIDRAULICA

DOCENTE: ING. ARBULÚ RAMOS JOSE DEL CARMEN

HECHO POR: CORDOVA SAAVEDRA, Luis Richard.

TRIGOSO TEJADA, Luis Humberto.

FECHA: 10/5/2012

n= 0.025

A= 7.20 mCota= 46.725msnmCota= 46.443msnm

1.5:1Pz= 0.50 mA= 3.00 mQ= 1.00m3/segV= 0.70m/seg de caracteristicas hidraulicas hp

SECCION DEL CANAL A LA ENTRADA Y SALIDA DE SIFON

Sabiendo que: Además se sabe que:Q= 1.00m3/segV= 0.70m/seg y= 0.70 m dato

1.4388 m2 Z= 1.50 datob= 1.01 mb= 1.00 m dato

Sabiendo que: V = S= 0.001 m/m

S= 1%0p=b+2y√1+z^2P= 3.52 m

A continuación se presenta el esquema preliminar del diseño:

Asumimos una velocidad de: V= 1.50m/segA= 0.6667 m2

D= 0.921 m 36pulg Di = 0.914 m

El nuevo valor del área será y la velocidad sera:

A= 0.6567 m2 V2/2g= 0.118 mV= 1.523 m

3.100 m

1.     EJEMPLO.- Diseñar un sifón teniendo en cuenta la siguiente información:

v  Canal de tierra v  Camino perpendicular al canal de riegov  Ancho del camino : v  Cota en el C del camino: v  Cota en los bordes del caminov  Inclinación de cunetas y dique: v  Profundidad de zanjas: v  Ancho del dique: v  Caudal: v  Velocidad:

1.     DISEÑO DEL CANAL QUE CRUZA EL CAMINO:1.1. CALCULO DE LA BASE (b) DEL CANAL:

A=by+zy2

A=Q/VA=

1.1. CALCULO DE LA PENDIENTE DEL CANAL

1.     DISEÑO DEL SIFON INVERTIDO:

a.      SELECION DEL DIAMETRO DEL TUBO

escogemos Di =

b.      LONGITUD DE TRANSICIONES:v Mediante el uso de la formula

T1=b+ 2zy T1=

8.500

A

A

F

F

FF

km 0+010

58.3

86

km 0+045

58.0

36

km 0+026

58.5

50

35.000

4.25 4.25

5.0004.891 5.000 3.9122.75 2.75 7.3383.359

n

SR 2/13/2

0.914 m

2.344 mPara α/2 = 25grados

3.658 m

De estos dos valores de Lt tomaremos el mayor , entonces

3.658 m 3.700 m se redondea a un decimal(α/2)= 16º30' se despeja de la formula Lt

1

NFB= 46.719msnm datoNAB= 47.419msnm

2

NFC= NAB – (Hte + 1.5 hv ) α1= 12 gradosDonde: Hte = Di /cos(α2) Hte= 0.935 m

1,50hv= 0.140 m NFC= 46.344msnm

3Luego:

Siel angulo es α1, entonces sen(α1) = h/(5.0) h= 1.040 m

Luego:NFD=NFC-h NFD= 45.304msnm

4Longitud tubo horizont 10 la pendiente en tubo 0.005 h'= 0.050 mPor lo tanto: NFE=NFD-h’ NFE= 45.254msnm

5Si el angulo es= α2= 12 gradossen(α2) = h/(4.0) h= 0.832 m

Luego:NFF=NFE + h NFF= 46.086msnm

6

NFG=NFH+7.338x0.001NFG= 46.436msnm dato

P=ºNFG-NFF p= 0.350 m

P=D/2 p= 0.457 m

Por lo tanto se toma para que la cota del fondo de G coincida con la rasante del canal.p= 0.350 m

L= 4.891 mH= 1.040 m L/H= 4.70Por lo Tanto 4.7:1 es más plano que 2:1 (ok)

L= 3.913 mH= 0.832 m L/H= 4.70Por lo Tanto 4.7:1 es más plano que 2:1 (ok)

cota B+tirante 47.419cotaG+tirante 47.136

T2= D T2=

Lt = T1 - T2 / ((2*tg(α/2)) Lt =

v Pero también la longitud de transición puede ser:

Lt =4* Di Lt =

Lt = Lt =

c.      NIVEL DE AGUA EN “B”

d.      COTA DE FONDO EN “C”

1.5 hv = 1.5(Vt2/2g- VB2/2g)

e.      COTA DE FONDO EN “D”

f.      COTA DE FONDO EN “E”

g.      COTA DE FONDO EN “F”

h.      CALCULO DE NIVEL DE FONDO EN G:

i.      CALCULO DEL VALOR “P” EN LA SALIDA:v Por diferencia de cotas:

v Con la mitad del diametro del tubo:

j.      INCLINACION DE LOS TUBOS DOBLADOS:v En la entrada:

v En la salida

k.      CARGA HIDRAULICA DISPONIBLE

1.5hv

Hte

P

P

Hts

H=NAB-NAGH= 0.283 m

hv= 0.094 m0.037 m0.061 m0.061 m0.022 m

2*(0.25* Vt2/(2g))=

sumatoria de perdidas de carga= 0.181 mpara mayor seguridad se incrementara en un 10%, 0.199 m

Se puede deducir que las pérdidas de carga disponible menos las pérdidas totales 0.084 m(lo que significa que no existe problemas hidráulicos).

Altura de sumergencia =y+P- Hts =Hts =Di/cos(α2) Hts 0.935 mSm= 0.115 mEste valor no debe de exceder Hts/6 = 0.156 m

Sm= 0.115 m

Lp=3Di Lp= 2.743 musar Lp= 2.100 m

E=COTA DE CAMINO – NFD - DiE= 12.331 m ok

NAB=NFB+YNFA= 58.386msnmNFB= 58.383msnmNAB= 59.083msnm

NFC= NAB – (Hte + 1.5 hv ) α1= 15 gradosDonde: Hte = Di /cos(α2) Hte= 0.947 m

1,50hv= 0.140 m NFC= 57.996msnm

Luego:Siel angulo es α1, entonces sen(α1) = h/(5.0) h= 1.294 m

Luego:NFD=NFC-h NFD= 56.702msnm

Longitud horizontal 10 la pendiente en tubo 0.005 h'= 0.050 mPor lo tanto: NFE=NFD-h’ NFE= 56.652msnm

Si el angulo es= α2= 15 gradossen(α2) = h/(4.0) h= 1.035 m

Luego:NFF=NFE + h NFF= 57.687msnm

NFG=NFH+7.338x0.001

l.      CALCULOS DE PÉRDIDAS DE CARGA

hv =(Vt2/2g- VB2/2g)v Perdidas por entrada: 0.4hv = v Perdidas por salida: 0.65hv = v Perdidas por fricción:n(L)Vt2/(D*2g)=v Perdidas por codos:

m.      CALCULO DE LA SUMERGENCIA A LA SALIDA:

o.      LONGITUD DE PROTECCION CON ENRROCADO:

p.      CALCULO DE LA COVERTURA(E)

Observamos que este valor no cumple con lo mínimo (0.90m). por lo tanto

debemos de hacer otro diseño en el cual modificaremos el ángulo de inclinación

de la tubería para tratar asi de tener una longitud de cobertura mayor.

2.     DISEÑO NUEVO UTILIZANDO EL ANGULO DE INCLINACIÓN 15 GRADOS

c.      NIVEL DE AGUA EN “B”

d.      COTA DE FONDO EN “C”

1.5 hv = 1.5(Vt2/2g- VB2/2g)

e.      COTA DE FONDO EN “D”

f.      COTA DE FONDO EN “E”

g.      COTA DE FONDO EN “F”

h.      CALCULO DE NIVEL DE FONDO EN G:

√(𝛼2/90)*

1.5hv

Hte

P

P

Hts

NFG= 46.443msnm dato

P=NFG-NFF p= -11.244 m

P=D/2 p= 0.457 m

Por lo tanto se toma para que la cota del fondo de G coincida con la rasante del canal.p= -11.244 m

L= 4.830 mH= 1.294 m L/H= 3.73Por lo Tanto 4.7:1 es más plano que 2:1 (ok)

L= 3.864 mH= 1.035 m L/H= 3.73Por lo Tanto 4.7:1 es más plano que 2:1 (ok)

cota B+tirante= 47.419cota G +tirant = =H=NAB-NAGH= 12.090 m

hv= 0.0936 m0.037 m0.061 m0.061 m0.024 m

2*(0.25* Vt2/(2g))=

sumatoria de perdidas de carga= 0.183 mpara mayor seguridad se incrementara en un 10%, 0.202 m

Se puede deducir que las pérdidas de carga disponible menos las pérdidas totales 11.888 m(lo que significa que no existe problemas hidráulicos).

Altura de sumergencia =y+P- Hts =Hts =Di/cos(α2) Hts 0.947 mSm= -11.490 mEste valor no debe de exceder Hts/6 = 0.158 m

Sm= -11.490 m

Lp=3Di Lp= 2.743 musar Lp= 2.100 m

E=COTA DE CAMINO – NFD - DiE= 0.934 m ok

i.      CALCULO DEL VALOR “P” EN LA SALIDA:v Por diferencia de cotas:

v Con la mitad del diametro del tubo:

j.      INCLINACION DE LOS TUBOS DOBLADOS:v En la entrada:

v En la salida

k.      CARGA HIDRAULICA DISPONIBLE

l.      CALCULOS DE PÉRDIDAS DE CARGA

hv =(Vt2/2g- VB2/2g)v Perdidas por entrada: 0.4hv = v Perdidas por salida: 0.65hv = v Perdidas por fricción:n(L)Vt2/(D*2g)=v Perdidas por codos:

m.      CALCULO DE LA SUMERGENCIA A LA SALIDA:

o.      LONGITUD DE PROTECCION CON ENRROCADO:

p.      CALCULO DE LA COVERTURA(E)

3.     DISEÑO NUEVO UTILIZANDO EL ANGULO DE INCLINACIÓN 15 GRADOS

√(𝛼2/90)*

√(𝛼2/90)*

A B C

1.5hv

Hte

P F G H

P

Hts

58.933

A B C

1.5hv

Hte

P F G H

P

Hts

58.933