SIFON INVERTIDO

SIFON INVERTIDO ESQUEMA: SENTIDO DE CALCULO Q ❻

y1 ❶ 5

2 4

3 SALIDA

DATOS: Q =

1.25 m3/seg

S1 = b=

0.0029

nc =

0.015

nm =

0.020

nalc =

0.012 0.00 115 Coeficiente rugosidad Manning para acero

C= f=

0.018 0.014

α=

27.50

Longitud tubo

3.00

Profundidad = Cota FCI (6) =

3482.342 m.s.n.m 3487.342 m.s.n.m

Cota FTI (5) = Cota FCS (1) =

3486.342 m.s.n.m 3478.760 m.s.n.m

Cota FTS (2) =

3477.760 m.s.n.m

angulo inclinacion=

0.018 22.50 angulo de transicion ENTRADA

3.60 m/s 379.60 m

Talud de corte =

1.-

Pendiente de canal

1.30 m

Z=

V=

Caudal de diseño del Canal

Velocidad en el sifon va a ser necesario determinar para el examen

1.3

a

Para una seccion de MEH debe cumplirse:

1/z = H/L

b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-Z) A= by+zy^2 P= b+2y(1+z^2)^(1/2)

Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3)

y=

como analizar

8.582

CALCULOS PREVIOS DE DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL

Resolviendo por tanteos

ESTABLECIDA PARA EVITAR SEDIMENTACIO N

no aplico MEH porque la base 0.74 ya esta definida 0.962

0.348178759

0.346043165

2.78

El valor del tirante es:

0.74 m

Las dimensiones finales del canal son: A= by

0.96 m2

P= b+2y(1+z^2)^(1/2)

2.78 m

T=b

1.30 m

Bi =

1.00 m

berma interior

Be =

1.00 m

berma exterior

f=

0.40 m

free board o borde libre

Calculo de la velocidad: V = Q/A

1.30 m/seg

Calculo del tipo de flujo: F= V/(g T)^(1/2) 2.-

0.48 Flujo subcritico

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CONDUCTO: A= Q/V =

0.35

D=

0.66 m

D=

26.18 pulg

Dasumido =

26.00 pulg

R=

0.343 m2 ELIJO DIAMETRO COMERCIAL 0.6604 m

0.1651 m

V=

3.65 m/seg

Ok!

Calculo del Numero de Reynolds:

Re

=

1.00

v .D

g

agua

10^-6

Re =

2409972.30

>

2300

Flujo turbulento

Calculo de la altura minima de ahogamiento a la entrada: 3 V2 1.02 m Hmin = . = 2 2.g 1 V 0..55 Hmin = .D.( ) = 2 2.D

0.62 m

H = 0.3.V. D =

0.89 m

min

Por tanto:

L' = (1^2+z^2)^(0.5) =

Hmin ≤ Cota NAIS - COTA NAFIS - D'/2D' = D Cos a = Hmin ≤

1.410 m

0.66 m Ok!

MENOR A LOS TRES TEORICOS

Calculo de la altura minima de ahogamiento a la salida: Hmin ≤ Cota NASS - COTA NAFSS - D'/2 Hmin ≤

1.410 m

y -d %deahogamiento = 2 100 d % ahogamiento 3.-

Ok! NAIS = nivel de aguas al inicio del sifon AFIS= nivel de aguas fondo al ingreso de sifon

12.053 > 10%

Ok!

VALOR ABSOLUTO

CALCULO DE LAS TRANSICIONES Longitud de transicion de ingreso: Le =

T -t 2 tan g a

con el mayor angulo para el ingreso

Donde: Le = Longitud de transicion exterior. T = Espejo de agua en el canal. t = D = Diametro del conducto. α = Angulo de la transicion Le =

1.23 m

Le asumido =

1.50 m

MINMO 1.5 1.20

Ec Darcy W

Lemin =

1.50 m hf por accesorios

Longitud de transicion salida: Li =

1.54 m

CREITERIO PRACTICO

Le asumido =

1.50 m

L trabsion minima debe ser de 1.5m Criterios constructivo

4.-

CALCULAR LA CARGA DISPONIBLE Calcular la diferencia de cotas ∆Z: ∆Z =

COTA (6) - COTA (1)

∆Z =

8.582 m

5.-

CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA:

a.-

Perdidas de carga por transicion de entrada y salida:

hf friccion

æ V 2 - V . cr2 ö ÷÷ h te = 0 . 1 .çç . t è 2 . g hte ø

h singularidad =

æ V 2 - V . cr2 ö ÷ h ts = 0 . 2 .çç .t ÷ è 2 . g hts ø

=

0.059 m

K=0,1

0.119 m

K=0,2

(2)-(1)

(2)-(1)

D es >

b.-

Perdidas por rejillas:

h re = K

V2 2 .g

hre

Se analiza para una rejilla de area unitaria empleando platinas de 2"x1/4"x1.00 m Calculo del Numero de platinas N = A/s + 1 Donde: N = Numero de platinas A = Ancho unitario de rejilla =

1.00 m

B = Largo unitario de rejilla =

1.00 m

s = Espaciamiento de rejillas =

0.10 m

e = Espesor de las platinas =

0.00635 m

N=

11 Platinas

Calculo del area neta por M2: A'n = Area unitaria - Area de platinas A'n =

0.930 m2

area' neta = area total- area de rejillas de platin Calculo del area neta en la tuberia: An = A'n x At

A'n*A2

A/s+1

0.25*2.54/100

An =

0.319 m2

Entonces: An/Ag =

0.93015

A A K = 1.45 - 0.45( ) - ( ) A A n

n

2

r

Donde: K = Coeficiente de perdida en rejillas. An = Area neta de paso entre rejillas. Ag = Area bruta de la estructura y su soporte. K=

0.1662535

Vn = Q/An =

Para bordes redondeados.

m/s

Vn = Velocidad a traves del area neta de la rejilla dentro del area hidraulica Vn =

3.92 m/s

Finalmente las perdidas por entrada y salida seran: hre = c.-

0.261 m

h =(

Perdidas de carga por entrada al conducto: f

V h = K 2g 2

ec

V 0.8508 xCxR t

e

0.63

e

Donde: V = Velocidad del agua en el barril. Ke = Coeficiente que depende de la forma de entrada hec = d.-

Ke =

0.23

0.156 m

Perdidas de carga por friccion en el conducto: Aplicando la ecuacion de Hazen Williams seria:

hf =

7.03 m

Aplicando la ecuacion de Darcy Weisbach seria:

L V ( ) D 2g 2

h =f f

e

^

hf = e.-

7.02 m

Perdidas de carga por cambio de direccion o codos:

D V .( ) 90  2 g 2

h =k cd

n

e

 1

D

Ke = (D/90)^(0.5)

12.39

0.063

21.38

0.083

SUMA

0.146

hcd = f.-

0.25

angulos a la entrada y salida del sifon

0.146 m

Perdidas de carga por valvula de purga: Se desprecia por que la valvula de purga esta fuera del cuerpo del sifon:

g.-

Perdidas de carga totales: DESCRIPCION

m DH (M)

OK

Perdida por transiciones de entrada

0.06

0.76

Perdida por transiciones de salida

0.12

1.53

)

1.8518

L

SIFON INVERTIDO ESQUEMA: SENTIDO DE CALCULO Q ❻

y1 ❶

5

2 4

3

DATOS Cota de Ingreso Cota de Salida Cota plataforma Qdemanda Velocidad S= n= Z= αi αs b g A= 1.-

3380.000 3379.400 3375.900 0.2 1.5 0.002 0.015 0 25 12.5 45 45 12

m.s.n.m

0.600

m.s.n.m m.s.n.m m3/s m/s

m

CALCULAR LAS DIMENSIONES DEL CANAL

Q =

b =

A 5 / 3 .S 1 / 2 P 2 / 3 .n

2 y

A=bxy P = b + 2y y= 0.067082039 0.0676603 Dimensiones finales del canal b= 0.668 m y= 0.334 m V= 2.-

0.334 m

0.70 m 0.33 m

0.855 m/seg

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CONDUCTO

D

=

4 A



A= 0.133 m2 D= 0.41 m D = 16.22 Dcomercial = 18

pulg. pulg. =

0.4572 m

Calculo de los otros parametros hidraulicos: a.-Perimetro Mojado b.-Area c.-Velocidad corregida d.-Radio Hidraulico d.-Numero de Reynold

P= A= V= R= Re=

1.44 0.164 1.22 0.114 556971.377

m m2 m/seg m 5.48*105 FLUJO TURBULENTO

3.-

CALCULO DE TRANSICIONES (INGRESO Y SALIDA) CALCULO DE LAS TRANSICIONES EXTERIORES DE TRAPEZOIDAL A RECTANGULAR:

Le =

T -t 2 tan g a

Transicion de ingreso: Transicion de salida:

0.2603424 m 0.5475987 m

0.3 m 0.5 m

CALCULO DE LA TRANSICION INTERIOR DE RECTANGULAR A CIRCULAR: Li = 4.-

L = 1 .5 D i

0.6858 m

CALCULO DE LA CARGA DISPONIBLE Calculo de las diferencias ∆z ∆z =

0.60 m

Calculo de perdidas totales aproximadas

ht  1.25 h f h f = SE . L Para una tuberia llena se considera:

æ v .n ç SE = ç ç è 0 . 3969 D SE

ö ÷ ÷ ÷ ø

2 3

R = D/4

2

=

0.006

æ v .n ç hf = ç ç è 0 . 3969 D

2

2 3

ö ÷ ÷ L ÷ ø

αi

Calculo de la longitud del sifon L = hi/Senαi+Ancho plataforma+hs/Senαs L= hf =

22.75 m =

0.137

ht  1.25 h f =

0.171

ht  DZ

=

0.171 m

<

0.6 m OK

5.- CALCULOS EN EL SIFON Calculo de y2 y hts:

Z 2  y2 

v22 v2 = Z1  y1  1  hts 2g 2g

Z2 = Z1-L Tang b

3378.9 msnm

y2 =

Resolviendo por tanteos para 3379.766592

=

V2 =

0.86 m

3379.75265

0.50865735 m/seg

Calculo del % de ahogamiento

%A =

y -d x100 d 2

d = D/ Cos g

0.64657963

%A =

h

tte

33.01%

= K (

v -v 2

2

52

6

s

)

2g

hts =

> 10% OK

0.01205483 m

Calculo de P3/g y hs Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 3 y 2

Z y  3

3

p



3

g

y3 =D

h

ts

v v =Z y  h 2g 2g 2

2

3

2

2

2

s

Z3 = Z2

=

K

s

(

v - v ) 2 g

hs =

P3/ϒ =

2

0.026 m

0.442

m

Calculo de P4/ϒ y hf4-3

Z 4  y4 

Z4-Z3 =

v2 p 4 v 42  = Z 3  y 3  3  h codos  h f 4 - 3 g 2g 2g

Diferencia de cotas entre los puntos 4 y 3

y4 = y3 = D V4=V3=V = Velocidad en el ducto

h

4 - 3

f

V .n æ = ç D è 0 . 3969

2 / 3

L=

22.75 m

hf4-3

0.137 m

h

CODOS

D

= 0 . 25

3

hcodos =

ö ÷ ø

2

.L

90 

2

2

V

2 g

0.02674 m

Cota 3 = Cota 2

Cota 1- L tang αs

3378.900 m.s.n.m

Cota 4 = Cota 5

Cota 6- L tang αi

3379.700 m.s.n.m

P4/ϒ =

-0.636

m

Calculo de y5 y he Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 5 y 4

v p v =Z y   h 2g g 2g 2

Z y  5

5

2

5

4

4

4

4

e

Z5 = Z4 y4 = D

h

= K

te

e

(

V

4

he=

2

)

2g

0.038

m

Z5 = Z6-L Tang b

3379.700 msnm

Resolviendo por tanteos para 1.206773078

=

y5 =

1.2

1.20701688

Calculo de y6 y hte Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 6 y 5

v v = Z  y   h 2g 2g 2

Z  y  6

6

2

6

5

5

5

te

Z6 - Z5 = Diferencia de cotas entre estos dos puntos Calculo del % de ahogamiento:

y -d %A = x100 d 2

d = D/ Cos g

0.64657963

%A =

h

tte

85.59%

= K ( s

hte =

v -v 2

2

52

6

2g

> 10% OK

)

-0.0076309 m

CALCULO DE LAS PERDIDAS TOTALES ht = hte + he + hf + hcodos + hs + hts ht =

0.23147 m OK!

ht  DZ

CALCULO DEL % DE AHOGAMIENTO:

ht  DZ