CURSO NACIONAL

DISEÑO DE OBRAS HIDRÁULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLE

OBRAS DE ARTE- Sifones Invertidos

EXPOSITOR:

ING. ERLAN RUBIK LEDEZMA

CURSO:

DISEÑO DE OBRAS HIDRÁULICAS

La hidráulica es la ciencia de las

constantes variables.

Desconocido.

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CONTENIDO

- Diseño hidráulico de un sifón Invertido

- Partes de un sifón invertido

- Simbología a emplearse

- Pérdidas de carga

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El desnivel entre las gradientes de energía en la entrada y la salida algunas veces se predetermina y en otras será

igual a la suma de todas las pérdidas de carga producidas en el contorno.

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Lte : Longitud transición de entrada Lts : Longitud transición de salida.

Ls : Longitud del sifón Vce : Velocidad del canal de entrada

Vcs : Velocidad del canal de salida Vs : Velocidad en el sifón

Ss : Pendiente del sifón Sc : Pendiente del canal.

g : Aceleración de la gravedad.

Pérdidas de carga en transiciones de entrada y salida, se determinan mediante:

ℎ𝑡 = 𝑘𝑡𝑣𝑠2

2𝑔−𝑣𝑐𝑒2

2𝑔

Donde Kt : 0,1 en la transición de entrada Kt : 0,2 en la transición de salida.

Pérdidas de carga por rejillas una expresión de uso frecuente es la Kirschmer siempre que el flujo sea normal a la rejilla.

𝑘 = 𝞫 ∗𝑊

𝑏

4

3∗ 𝑠𝑒𝑛ɵ (ecu 1) 𝒌 : Coeficiente de pérdidas 𝞫 : Factor de Forma

W : Espesor de la barra en (m) b : Separación entre barras (m)

hv: Carga de Velocidad (m) ɵ : Ángulo de la varilla con la horizontal

ℎ𝑓 = 𝑘𝑉2

2𝑔(ecu 2) V : Velocidad de aproximación (m/s)hf : Pérdida de carga en (m/s)

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El objetivo de la rejilla es el impedir o disminuir la entrada de basuras u objetos extraños al sifón que impidan el

funcionamiento correcto del ducto.

Esta rejilla puede ubicarse antes de la entrada del líquido o se puede reemplazar por una cámara de rejas emplazada

antes de la cámara de entrada al sifón.

En este caso, las pérdidas de carga que se producen no afectan la hidráulica del sifón puesto que el flujo llega a la

cámara de entrada con la velocidad y altura de escurrimiento normales.

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Pérdida de carga a la entrada y salida del sifón:

H3 : pérdida de carga por entrada al conducto

V : velocidad del agua en el barril

Ke : Coeficiente que depende de la forma de entrada.

ℎ3 = 𝑘𝑒𝑣2

2𝑔

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En el diseño de una transición de entrada y salida es aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifón un

poco más abajo que la superficie normal del agua. Esto hace mínima la posibilidad de reducir la capacidad del sifón

causada por la introducción de aire a este.

La profundidad de sumergencia de la abertura superior del sifón se recomienda que este comprendida entre un mínimo

de 1,1 hv y un máximo de 1,5 hv (hv = carga de velocidad)

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Pérdida de carga por fricción en el sifón:

Rh : radio hidráulico

L : Longitud total del conducto

V : velocidad del agua en el conducto

S : Pendiente de la línea de energía

ℎ𝑓 =𝑣 𝑛

0,3969 𝑑23

2

𝐿

Pérdida de carga debida a codos y cambios de dirección

∆ ángulo de reflexión del sifón

ℎ5 = 𝑘𝑒Δ

90ᵒ

𝑣2

2𝑔

ℎ𝑓 =𝑣 𝑛

𝑅ℎ23

2

𝐿

Un sifón se considera largo cuando su longitud es mayor a 500 veces su diámetro.

Las velocidades de diseño de sifones grandes deben estar entre 2.5 – 3.5 m/s, mientras que los sifones

pequeños se recomienda 1.6 m/s aproximadamente, intentando siempre a que velocidad mínima de diseño

sea mayor a 0.8 m/s.

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El sifón siempre funciona a presión, por lo tanto debe estar ahogado a la entrada y a la salida.

Aplicamos continuidad de energía en 1 y 2:

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Existen también otras fórmulas para calcular la altura mínima:

También se tiene el modelo de Polikouski y Perelman:

Siendo:

Vt : velocidad media en la tubería del sifón

D : diámetro de la tubería en metros

Se debe verificar que el ahogamiento en todo momento exista.

Se debe verificar que Hi ≥ H min

21

1

hYH entrada

2

22

hYH salida

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Las expresiones anteriores se tiene que :

g

VhY t

2

2

11 g

VhY t

2

2

22

i

i

Dh

cos

h

D

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN