UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA MECANICA DE FLUIDOS II

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DISEO DE SIFN INVERTIDOI. INTRODUCCIN.El sifn invertido 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.Los sifones invertidos son usados para transportar agua proveniente de canales por debajo de carreteras y vas de tren debajo de ros y quebradas, etc. Cuando existen quebradas poco anchas profundas conviene cruzadas con acueductos, pero cuando el cruce es ancho arriba y profundo en el centro muchas veces conviene proyectar un sifn invertido .Los estudios econmicos y las consideraciones topogrficas, geolgicas e hidrolgicas, determina la factibilidad de usar uno u otro tipo de estructura.II. OBJETIVOS: Diseo hidrulico de un sifn invertido para ser expuesto en la UNC. ALCANCESLa prctica realizada, nos sirve como base para el anlisis como una estructura que permite pasar el agua por un obstculo ya se un rio, quebrada. Adems para entender y explicar los procedimientos y resultados de los parmetros de diseo, mediante la ejecucin una visita tcnica al lugar donde est ubicado esta estructura. As tambin para el conocimiento en qu tipo de lugares se puede utilizar un sifn invertido, que sirva como una solucin al problema del paso del agua por un obstculo que este caso es una quebrada.Dentro del campo de la ingeniera podemos notar las ventajas que tiene este tipo de sifn la cual es pasar el agua de un lado del rio al otro lado para el uso de los en la agricultura.Los materiales que se usaron fueron los siguientes: Tubera de pulgada Wincha. codos Uniones baldes

JUSTIFICACINEl tipo de sifn que se construy es un sifn invertido lo cual permite que pasemos el agua superando el obstculo que es el rio, lo cual fue una dificultad para los comuneros. Puesto que con la construccin del sifn invertido se da uso adecuado del agua con riego tecnificado y el diseo se hace de acuerdo a los para metros segn la autoridad nacional del agua; el informe queda justificado. III. MARCO TEORICO:DISEO HIDRULICO DEL SIFN INVERTIDOA. CONCEPTO DE SIFN INVERTIDOLos sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presin, se utilizan para conducir agua en el cruce de un canal con una depresin topogrfica en la que est ubicado un camino, un dren o incluso otro canal.B. CLCULO HIDRULICO DE UN SIFN.Para que cumpla su funcin el diseo del sifn, se debe de proceder como sigue:

Analizaremos en las posiciones 1 y 2, para lo cual aplicamos la ecuacin de la energa especfica:

B.1- partes de un sifn invertidoLos sifones invertidos, constan de las siguientes partes: Transiciones de entrada y salidaComo en la mayora de los casos, la seccin del canal es diferente a la adoptada en el conducto, es necesario construir una transicin de entrada y otra de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda.En el diseo de una transicin de entrada y salida es generalmente aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifn un poco ms debajo de la superficie normal del agua. Esta prctica hace mnima la posible reduccin de la capacidad del sifn causada por la introduccin del aire. La profundidad de sumergencia de la abertura superior del sifn se recomienda que se est comprendida entre un mnimo de.Carga de velocidad: Tuberas de presinSon tuberas que transportan agua bajo presin, para que los costos de mantenimiento sean bajos hay que colocar soportes y los anclajes de la tubera en pendientes estables y encontrar buenos cimientos. No deber haber peligro de erosin por desprendimiento de laderas, pero se acceso seguro para hacer mantenimiento y reparacin.i. Material Usado Para Tubera De Presin:El acero comercial fue fabricado con planchas de acero roladas y soldadas. En general las tuberas de acero que estn protegidas por una capa de pintura u otra capa de proteccin pueden durar hasta 20 aos. Adems, son efectivas en resistencia a impactos pero son pesadas, se unen mediante bridas, soldadura o juntas metlicas. Evitar enterrar las tuberas de presin debido a que corren el riesgo de corroerse.ii. Velocidades en el conducto:Las velocidades de diseo en sifones grandes es de 2.5 3.5 m/s, mientras que en sifones pequeos es de 1.6 m/s. un sifn se considera largo, cuando su longitud es mayor que 500 veces el dimetro.

Funcionamiento del sifnEl sifn siempre funciona a presin, por lo tanto, debe estar ahogado a la entrada y a la salida. Aplicamos Ec. De la Energa en 1 y 2:

Otras frmulas usadas son:

Polikouski y Perelman:

Dnde:: Velocidad media en la tubera (m/s).D: dimetro de la tubera de acero (m)Este sifn funciona por diferencia de cargas, esta diferencia de cargas debe absorber todas las perdidas en el sifn. La diferencia de carga Z de be ser mayor a las prdidas totales. Vlvula de purga de agua y lodosSe coloca en la parte ms baja de los barriles, permite evacuar al agua que se quede almacenada en el conducto cuando se para el sifn o para desalojar lodos. Para su limpieza o reparacin, y consistir en vlvulas de compuerta deslizante de las dimensiones que se estime conveniente de acuerdo con el caudal a desalojar.

C. DISEO HIDRULICO DEL SIFN INVERTIDOSe traza el sifn y se procede a disear la forma y dimensiones de la seccin del conducto ms conveniente, esto se obtiene despus de hacer varios tanteos, tomando en cuenta las prdidas de carga que han de presentarse.Las dimensiones de la seccin transversal del conducto dependen del caudal que debe pasar y de la velocidad. En sifones grandes se considera una velocidad conveniente de agua en el conducto de 2.5 3.5 m/s que evita el depsito de azolves en el fondo del conducto y que no sea tan grande que pueda producir erosin del material en los conductos. Cuando por las condiciones del problema, no sea posible dar el desnivel que por estas limitaciones resulten, se puede reducir las prdidas, disminuyendo prudentemente la velocidad del agua, teniendo en cuenta que con esto se aumenta el peligro de azolvamiento del sifn, por lo que habr de mejorar las facilidades de limpiar el interior del conducto.El sifn funciona por diferencia de cargas, esta diferencia de cargas debe absorber todas las perdidas en el sifn. La diferencia de cargas Z debe ser mayor que las prdidas totales. Para el sifn particularmente que analizamos, las secciones del canal a la entrada y salida son rectangulares y de las mismas dimensiones, adems de la misma pendiente 0.002, en consecuencia tendr el mismo tirante y velocidad.

C.1- Clculo del caudalEl caudal lo de los siguientes datos.N VOLUMEN (lts)TIEMPOS (seg.)CAUDAL

1212.030.16625104

2211.720.17064846

3211.840.16891892

4211.950.16736402

52120.16666667

CAUDAL PROMEDIO (Q m3/seg)0.16796982

La altura mnima de ahogamiento a la entrada:

Por lo tanto:

La altura mnima ahogamiento en la salida Comparando los resultados anteriores ser:

C.2- Clculo de las prdidas hidrulicasLas principales perdidas de carga que se presentan son: Perdidas de carga por transicin de entrada y salida. Prdidas por friccin en el conducto. Prdidas en los codos (cambio de direccin). Prdida por vlvula de limpieza.C.2.1- Perdidas de carga por transicin de entrada y salida.

Dnde:

C.2.2- Prdidas por friccinUtilizando la frmula de Hazen Williams para una longitud de tubera de 54.45 m resulta:

C.2.3- Prdidas de carga por cambio codos o cambio de direccinUna frmula empleada es:

Dnde: = ngulo de deflexinKc = coeficiente para codos comunes = 0.25

SIFON INVERTIDOIV. CONCLUSINEl diseo del sifn invertido funcionara bien ya que la sumatoria de perdidas es menor que la diferencia de cargas

PANEL FOTOGRAFICO:

INGENIERIA CIVIL8