Visita Sifon

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería  Escuela Profesional de Ingeniería Civil 

TEMA

:

VISITA – SIFON INVERTIDO

NOMBRE DEL CURSO :

MECANICA DE LOS FLUIDOS

P ROFESOR PROFESOR

:

ING. JOSE H. LONGA ALVAREZ

ESTUDIANTE

:

COTRINA ROJAS, Nélida Estrella

CICLO

:

VI

GRUPO

:

A

Cajamarca / Octubre / 2012

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INFORME 1.00 INTRODUCCION:  Ante la imposibilidad que muchas veces tiene el hombre para garantizar la extraccion y el transporte de grandes volumenes de agua, por falta de energia electrica, lo cual no le permite la instalacion de estaciones de bombeo para el aprovechamiento de embalses de agua construidos o naturales se presentará el diseño de un sifon invertido construido en el distrito de Jesus. Todas las formas de vida dependen del agua, y es por ello que el hombre la ha utilizado desde los albores de la historia. La necesidad de aprovechar embalses construidos o naturales, en lugares en los cuales no existe desarrollada la base energética como para plantearse la instalación de estaciones de bombeo, conlleva al análisis de nuevas alternativas capaces de cumplir con la misma función El presente trabajo enmarcado en los principios mencionados anteriormente, permite la presentación de un sifon invertido , sin consumo energético. 2.00 APRENDIZAJES ESPERADOS: •

•

Diseñar un sifón invertido que permita lograr el transporte de volúmenes considerables de agua, sin consumo energético. Realizar una investigación bibliográfica y de registros de patentes sobre sifones

3.00 MARCO TEORICO:

En muchas ocasiones el término sifón es confundido con el sifón invertido o alcantarilla cuya definición es precisamente el inverso de la dada, siendo el sifón invertido: "...la conducción destinada a trasvasar líquido de un deposito superior a uno de nivel inferior, pasando por un punto más bajo que la superficie libre del depósito inferior." La población de sifones invertidos es muy superior a cualquier otra variante de la familia y es más frecuente en la ingeniería vial que en la propia hidráulica. Diseños y criterios sobre esta estructura son discutidos por Gibson, Calvin, King, Academia HÜTTE, Urra y Fesser, Zuríta, Ferrero, Carnl, Burguess, Fresneda, sin embargo, algunos de ellos, o quizás la traducción, también incurren en la misma confusión que se señalaba inicialmente: llamar sifón al SIFON INVERTIDO:

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sifón invertido. Por supuesto que en cuanto al sifón invertido, el presente estudio no interviene en lo absoluto pero toma aspectos de las metodologías de cálculo y diseño desarrolladas para tales estructuras. PARTES DE UN SIFON INVERTIDO

Como en la mayoría de los casos, la sección de la tubería de llegada es diferente a la adoptada para el sifón, es necesario construir una transición de entrada y de salida para pasar  gradualmente de la primera a la segunda. En el diseño de una transición de entrada y salida es aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifón un poco más debajo de 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 y un máximo de TRANSICION DE ENTRADA Y SALIDA:

1.5

(

)

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. Si se instala una rejilla en este punto, entonces se debe considerar las pérdidas de carga producto de la disminución de área para el paso del flujo. Esta rejilla puede ubicarse inmediatamente antes de la entrada del líquido al sifón 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 a la hidráulica del sifón puesto que el flujo llega a la cámara de entrada con la velocidad y altura de escurrimiento normales. Esta cámara de rejas, debe tener una mantención diaria REJILLA DE ENTRADA:

Son tuberías que transportan agua bajo presión. Para que los costos de mantenimiento sean bajos se deben colocar  machones de anclaje, para evitar que frente a peligros de erosión, las tuberías no se desplacen y continúen funcionando. Las velocidades de diseño de sifones grandes es de 2.5 – 3.5 m/s, mientras que los sifones pequeños es de 1.6m/s aproximadamente, intentando siempre a que velocidad mínima de diseño sea mayor a 0.8 m/s. Un sifón se considera largo cuando su longitud es mayor a 500 veces el diámetro. TUBERIAS DE PRESION:

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4.00 DESARROLLO DE LA PRACTICA:

La práctica fue realizada el día Lunes 24 de Septiembre del 2012, que comenzó aproximadamente a las 3.00 p.m. Práctica dirigida por el Ing. José Longa Álvarez, la practica la realizamos en el distrito de Jesús. 5.00 MATERIALES Y EQUIPOS

•

Wincha

•

GPS

•

Hilo

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6.00PROCEDIMIENTO: DISEÑO DE UN SIFON INVERTIDO 1. Nos preparamos con el material completo 2. Determinamos las medidas necesarias para realizar el plano del sifón.

3. Con la ayuda del hilo, se pudo determinar la distancia entre los puntos más altos del sifón.

AFORO DEL CANAL JESUS-CHUCO (METODO DEL FLOTADOR) 4. Medimos una distancia de 25 m

5.

Seleccionamos 3 similares

objetos de características 6. Calculamos el tiempo que demoraba en alcanzar los 25m, dichos objetos

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7. Determinamos las medidas del canal para obtener la sección transversal DATOS:

De las medidas realizadas se obtuvo los siguientes datos. TIEMPO 1 TIEMPO2 TIEMPO 3

42.30 s 41.53 s 40.59 s

* Sección transversal del canal 2.18 m 1.48 mm 1.38 m 0.43 m

CALCULOS:

1.16 m m

1.

Caudal en el canal trapezoidal

Tiempos tomados en segundos T1= 42.30 T2 =41.53 T3 = 40.95 Tiempo promedio = TP 1

= 41.59 s

Área transversal = 0.57 Velocidad= Q=c*A*V = 274.1 l/s

2. Calculo hidráulico de un sifón MECANICA DE FLUIDOS II

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Para nuestro sifón, las secciones de los ductos de entrada y salida al sifón, son iguales, con la misma pendiente, en consecuencia el tirante y la velocidad son iguales: 2629-2628 = 1 m 1º. Calculo del diámetro de la tubería Despejamos de la ecuación de la continuidad D

Por lo que asumiremos una tubería de diámetro Cuyas características hidráulicas serán:  Área hidráulica Perímetro mojado Radio hidráulico

De la ecuación de la continuidad, la velocidad dentro de la tubería será:

Numero de Reynolds

Velocidad en el canal

3. Calculo de las pérdidas de energía a. Perdidas de carga por transición de entrada y salida

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b. Perdidas de carga por entrada al conducto

c. Perdidas por fricción en el conducto

d. Perdidas de carga por cambio de dirección o codos MECANICA DE FLUIDOS II

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1 2

36º30’36” 53º48’0”

36.51 53.8 suma

0.64 0.77 1.41

e. Perdidas por válvulas de limpieza Por ser muy pequeña , se desprecia RESULTADOS: 1.-La suma de todas las perdidas en el sifón es :

2.-La carga hidráulica disponible supera a las pérdidas totales en el sifón

7.00.DISCUSION DE RESULTADOS Por lo tanto: se demuestra que el sifón estará correctamente diseñado

8.0 CONCLUSIONES: •

Se aprendió a determinar las pérdidas de energía por diferentes factores

•

Se reforzó las clases teóricas con esta práctica, respecto a lo mismo.

9.00 RECOMENDACIONES: •

Se debe tener cuidado con el manejo de medidas para la precisión de los resultados MECANICA DE FLUIDOS II

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10.00 BIBLIOGRAFIA:  

Shames,I.H.”LA MECANICA DE LOS FLUIDOS”.McGraw-Hill. Streeter,E.B.;Wyle,E.b. ”LA MECANICA DE LOS FLUIDOS”.McGraw-Hill.

LINKOGRAFIA 

http://es.scribd.com/doc/59373509/Memoria-de-Calculo-Sifon

12.00 APORTE 1. LIMITACION EN EL USO DE SIFONES

En la literatura estudiada no se han encontrado referencias a este tipo de obra en la forma en que si aparecen para los sifones invertidos, es decir sobre el comportamiento de obras realizadas. Como toda obra hidráulica, la decisión sobre utilizar una u otra solución depende de la necesidad a satisfacer, de las posibilidades materiales, tecnológicas y financieras para su realización, y cada situación particular exige a la vez sus propias soluciones, las que generalmente pueden ser  seleccionadas entre distintas variantes. Aquí, si una posible variante de solución es la construcción de un sifón probablemente el ingeniero decida otra distinta, pues según el criterio de A. Schoklitsh: Los sifones " ... sirven para salvar pequeñas tomas, pero su servicio es complicado, pues, por ejemplo, hay que extraer continuamente los gases desprendidos del agua y acumulados en el vértice del sifón. Además, la construcción es difícil, y por esto solamente en casos excepcionales debe construirse un sifón de este tipo..." Criterios parecidos son frecuentes en las entidades de proyectos hidráulicos y no parece que la población de sifones sea muy numerosa, sino prácticamente inexistente. Pero es muy probable que existan obras y sistemas que resultarían más económicos utilizando un sifón. Desde luego, distinto del que critica Schoklitsh.

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