ALIVIADEROS-TIPO-SIFON-CAP-7-ESPAÑOL.docx

8/15/2019 ALIVIADEROS-TIPO-SIFON-CAP-7-ESPAÑOL.docx

1/17

7. ALIVIADEROS TIPO SIFON

7.1. INTRODUCCION

El vertido durante un aliviadero de desbordamiento es una función de lacabeza medida sobre su cresta. Encerrando la cresta !aciendo el conductoresultante "u#o com$leto $uede aumentar sustancialmente esta cabeza e%caz.&a cabeza en el vertedero es entonces la diferencia de altura entre la su$er%ciedel embalse la salida del aliviadero. 'in embar(o) el "u#o cerca de la crestadel aliviadero ser*a entonces ba#o una $resión ne(ativa. En otras $alabras) elconducto se convierte en un sifón. Deben tomarse todas las $recaucionesnecesarias $ara ase(urar +ue se mantiene el vac*o +ue no lle(an a ser tane,cesiva como $ara causar la cavitación. &a m-,ima $resión ne(ativa en elcamino derrame cresta es teóricamente 1 m de a(ua a nivel del mar.

Teniendo en cuenta la $resión de va$or de a(ua) la $/rdida debido a laturbulencia) etc.) la cabeza efectiva neta m-,ima es raramente m-s de

a$ro,imadamente 7)0 m. Esto corres$onde a una velocidad√ 2 x 9.81 x 7.5=12m /s . &o +ue si(ni%ca +ue la velocidad inicial en cual+uier

sifón no $uede ser su$erior a 1 m 2 s en la entrada) la esencia del dise3o!idr-ulico de aliviaderos de sifón) $or lo tanto) radica en (arantizar laca$acidad m-,ima de descar(a sin $resiones ne(ativas $er#udiciales.

7.. TI4O' DE 'I5ON6

'ifones se $ueden clasi%car de varias maneras 8ovind Rao 190:;.

l. De acuerdo con la con%(uración.


2/17

FIGURA 1 E#em$los de sifón


3/17

III. De acuerdo con la dis$osición de cebado

. De acuerdo con la re(ulación


4/17

7.?.


5/17

En un sifón Es$iral) 8anes! Ier 190; se muestra en la 5i(ura ) el labio delembudo se mantiene al 5R& un nBmero de volutas como las cuc!illas debombas o turbinas; se colocan en el embudo de lo inducir un movimiento enes$iral de a(ua +ue $asa a lo lar(o de ellos. Cuando el a(ua se eleva $orencima 5R&) se derrama) sobre la circunferencia del borde del embudo "ue alo lar(o de las volutas con un movimiento en es$iral) formando un vórtice en el

FIGURA 3 'ifón con $aso.

FIGURA 4 'ifón con un sifón beb/.


6/17

tubo vertical. Esto induce una fuerte $iscina de as$iración creando un vac*o de(ran alcance) +ue establece el sifón en acción. 4ara detener la acción sifónica)el aire se de#ó entrar a trav/s de $e+ue3os tubos de des$e(ar de la corona dela cB$ula con su entrada abierta al 5R&.

7.. CON'IDER1 R1 F > R F constanteGG. 1;

Dónde6

>6 >elocidad de "u#o

R6 Radio

'ub*ndice se re%ere a las cantidades en la cresta el sub*ndice se re%ere a lacorona del sifón.

V =V 1

R1

R … (2 )

@aciendo referencia a la 5i(ura 1) descar(a a trav/s de un -rea elemental d<formado $or una tira dR el anc!o de (ar(anta b es6

Q A=V 1 R

1

R dA=V

1

R1

R bdR… (2a )


7/17

H $or lo tanto6

Q=∫ R 1

R 2

V 1 R1 R

bdR=V 1 R1b∫ R 1

R 2dR

R =V 1 R1 b[ln R2 R1 ]…(3)

4uesto +ue) el valor m-,imo de V 1 es 1 m2s)

Qmax=12 R1 b [ ln R2 R1 ]… (4)

H la velocidad media ser-6

V a=Q

A=

12 R1

b

( R

2− R

1

)b

[ln

R2

R1

]=

12 R1

( R

2− R

1

) [ln

R2

R1

]…(5)

Esta velocidad debe ser la misma en todas las secciones a lo lar(o del barril desifón a menos +ue !aa e,$ansión o contracción de la sección. 'in embar(o)cuando el sifón est- e#ecutando com$leta) la velocidad est- dada $or la alturatotal @ desde el nivel del de$ósito !asta el nivel de a(ua de la cola o de lacorona de la sección de salida) se(Bn el caso $uede ser;)

V = μ√ 2gH …(6)

μ=¿ Coe%ciente sifón +ue re$resenta diversas $/rdidas) como entrada) la

fricción) doble) etc.

'i el barril sifón es de sección constante sin constricción o e,$ansión)

μ= 1

√ k =

1

√ 1+k i+k f +k b+……(7)

Donde i etc. son coe%cientes de $/rdida $ara la entrada) la fricción) la curva salida.

4uede ser necesario limitar la cabeza de al(una manera $ara evitar > e,ceda elvalor es$eci%cado en la Ecuación 0. Este se $uede !acer a sea mediante elaumento de la $/rdida de salida mediante la construcción de la sección desalida o $or la disminución de la altura total al aumentar la elevación de la desalida.


8/17

Cuando se estrec!a la sección de salida) la velocidad de salida >o est- dada$or6

H =V 0

2

2 g +

V a2

2g (k i+k f +k b+…)…(8)

Donde >a) se obtiene de la Ecuación 0. &a zona de salida re+uerida o. El $rocedimiento anterior tambi/n$uede ser re$resentado $or una sola relación6

A0=

Q

V 0=

A V a

V 0=

A

√2gH

V a2 −(k i+k f +k b+…)

…(9)

&a descar(a en el sifón Es$iral tambi/n $uede ser calculada de la mismamanera su$oniendo +ue el "u#o +ue entra en el embudo en el labio 5i(. 0;toma un camino circular 8ovind Rao 190:;.

Q=C d . a .V 1 R1 loge

R2

R1

R2− R1…(10)

Dónde6

FIGURA 5 C-lculo de la descar(a en


9/17

C d F Coe%ciente de descar(a ≈ .7

a F rea del es$acio anular.

'i el -rea en la sección de salida es


10/17

4rett#o!ns et al. 19A9; !an re$ortado e,$erimentos con re(ulación de aire atrav/s de dos tubos) +ue se sumer(en en la su$er%cie de la cabecera. Uno de

estos tubos de inmersión admite aire a la corona del $aso de sifón el otroadmite aire al la cresta. Esta forma de admisión de aire $roduce una buenadis$ersión de aire en el "u#o. Esto da lu(ar a una caracter*stica de descar(a dela cabeza +ue es considerablemente $lana) mostrando (ran cambio en ladescar(a $or mu $oco cambio en el nivel de la cabecera.

7.:. 4RO5UNDID


11/17

libre @)) la velocidad del a(ua >) la (eometr*a de c!orro b;) $;) t;) ladescar(a de a(ua JK

Q a

Q w=0.26( b p )(

H 1

t )0.446

(1−V minV )… . (12 )

Dónde6

Ja F &a descar(a de aire

JK F Descar(a de a(ua

t F Es$esor del c!orro rectan(ular

b F min F velocidad m*nima $ara arrastrar aire a$ro,. 1. 1 m2s;

&a ecuación 1 indica la in"uencia relativa de los diversos $ar-metros de lavelocidad de arrastre de aire dentro del cilindro sifón ) $or tanto) de la ra$idezde la cebado.

=ollric! 199; establece +ue el cebado $rofundidad es de a$ro,imadamente)1: a ) veces la dimensión vertical de la v*a acu-tica al de la cresta) es

decir) d.En un sifón Es$iral) el cebado $rofundidad disminue con el aumento en elnBmero la altura de volutas) una disminución en el -n(ulo de su des$e(uedesde el labio) una disminución en el aumento de la cB$ula en la $endientedel embudo) un aumento en la altura del embudo.

'in embar(o) se observa +ue la maor $arte de los factores +ue favorecen una$rofundidad ba#o cebado adversamente afecta el coe%ciente de descar(a.

7.7. RE8U&


12/17

En el caso de los vertederos con una bater*a de sifones) al menos $arcial) lare(ulación del "u#o a(uas aba#o es $osible es decir) la adición o detener ladescar(a en los $asos; $or el cierre o a$ertura de las v-lvulas de entrada deaire de al(unos sifones manualmente. 'in embar(o) esto debe !acerse con ladebida consideración al in(reso en el de$ósito. Otro m/todo es instalar sifones

en los diferentes niveles de la cresta de tal manera +ue su cebado 2 descebadose $roduce en eta$as) con el aumento 2 disminución de los niveles de a(ua r*oarriba) como se describe $or =ollrica 199; en el caso de la $resa=ur(!ammer)


13/17

Este es) sin embar(o) rara vez se recurrió a en la $r-ctica real) $or+ue dea$re!ensión sobre (raves $roblemas de funcionamiento.

7.A E'T


14/17

4erins et al. 1970; !an descrito $ruebas de modelo en el +ue el rendimientode un sifón se efectuó mediante ondas con am$litudes de !asta 1)A? m $er*odo +ue var*a desde ?)0 !asta 7 se(undos.


15/17


16/17

teor*a) el $ tensión dentro del nBcleo de un Bnico vórtice (iratorio con unavelocidad >1 i(ual a la velocidad de "u#o se $uede e,$resar como

Pk

γ =−va!−

V i2

2g …(15)

Dónde6

va! F $resión $rinci$al de vac*o) es decir) la diferencia entre la $resión

atmosf/rica corres$ondiente a la elevación de la estructura con res$ecto a'&;) la $resión de va$or $v

( pv )=−[ Patmγ − Pv

γ ]…(15a)

&os valores cr*ticos de la $resión la velocidad son en el lado interior cresta;del sifón. @aciendo referencia a la 5i(ura 1 la e,$resión (eneral $ara ladescar(a a trav/s del sifón)

Q=b R1 ln(1+ d R1)√ 2g ( H P−t −va! ) … (16 )

Cuando la $/rdida de car(a debido a la entrada !1) doble) fricción) etc) desdela entrada !asta la cresta. Debido a la entrada de cam$ana a$ro$iada de laboca la lon(itud relativamente m-s corto +ue $artici$an) se su(iere esta$/rdida de la cabeza al ser sólo

1=0.08

V i2

2 g=0.08

Q2

2 g b2

d2 … (17 )

@$ se toma i(ual a cero como $eor de los casos. 4or lo tanto) la ecuación 10 se$uede escribir como6

Q=b R1ln(1+ d R

1)√2g(0−0.08

Q2

2g b2

d2−va!)… (17a)

Q2

" 2=2 g(−0.08 Q

2

2g b2

d2−va!)…(18 )


17/17

Dónde6

" =b R1 ln(1+ d R1)… (18a )

4or lo tanto va! $uede ser evaluado en función de J) dado +ue V i=Q/"

V i2

2g=

Q2

2g" … (19 )

4or lo tanto Pk

γ =−va!−

V i2

2g $uede ser evaluado en función deQ

2

6

Pk

γ = # Q2 …(20 )

I=R

ALIVIADEROS-TIPO-SIFON-CAP-7-ESPAÑOL.docx

Documents

Transcript of ALIVIADEROS-TIPO-SIFON-CAP-7-ESPAÑOL.docx