SIFON INVERTIDO

ESQUEMA:SENTIDO

DE CALCULOQ

❻ y1❶

SALIDA

DATOS:

Q = 1.25 m3/seg Caudal de diseño del Canal

0.0029 Pendiente de canal

b = 1.30 m

nc = 0.015

nm = 0.020

nalc = 0.012

Z = 0.00

C = 115 Coeficiente rugosidad Manning para acero

f = 0.018 0.014 0.018

α = 27.50 22.50 angulo de transic ENTRADA

V = 3.60 m/s Velocidad en el sifon

Longitud tubo 379.60 m

Talud de corte = 3.00 como analizar

Profundidad = 3482.342 m.s.n.m

Cota FCI (6) = 3487.342 m.s.n.m 8.582

Cota FTI (5) = 3486.342 m.s.n.m

Cota FCS (1) = 3478.760 m.s.n.m 1.3

Cota FTS (2) = 3477.760 m.s.n.m

angulo inclinacion= a

1.- CALCULOS PREVIOS DE DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL

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 = 0.74

ESTABLECIDA PARA EVITAR SEDIMENTACI

ONS1 =

va a ser necesario determinar para el examen

no aplico MEH porque la base ya esta definida

5

3

24

Resolviendo por tanteos 0.962

0.34817875908197 0.346043165468 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) 0.48 Flujo subcritico

2.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CONDUCTO:

A= Q/V = 0.35 0.343 m2

D = 0.66 m

D = 26.18 pulg ELIJO DIAMETRO COMERCIAL

Dasumido = 26.00 pulg 0.6604 m

R = 0.1651 m

V = 3.65 m/seg Ok!

Calculo del Numero de Reynolds: 1.00

10^-6

Re = 2409972.30 > 2300 Flujo turbulento

Calculo de la altura minima de ahogamiento a la entrada:

1.02 m

0.62 m

0.89 m

Por tanto: L' = (1^2+z^2)^(0.5) =

Hmin ≤ Cota NAIS - COTA NAFIS - D'D' = D Cos a = 0.66 m

Hmin ≤ 1.410 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 Ok!

NAIS = nivel de aguas al inicio del sifon

AFIS= nivel de aguas fondo al ingreso de sifon

% ahogamiento 12.053 Ok! VALOR ABSOLUTO

3.- CALCULO DE LAS TRANSICIONES

Longitud de transicion de ingreso:

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

> 10%

Le=T− t2 tan gα

Re=v .Dγagua

Hmin=32.V 2

2 .g=

Hmin=12.D .(

V

√2.D)0 .. 55=

Hmin=0 .3.V .√D=

% deahogamiento=y2−d

d×100

Le = 1.23 m MINMO 1.5

Le asumido = 1.50 m 1.20 Ec Darcy W

Lemin = 1.50 m

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

h singularidad

= 0.059 m K=0,1

hte (2)-(1)

= 0.119 m K=0,2

hts (2)-(1)

b.- Perdidas por rejillas:

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 0.25*2.54/100

N = 11 Platinas A/s+1

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

hf por accesorios

D es >

hte=0 .1.(V . t2−V .cr2

2 .g )hts=0 .2 .(V .t

2−V .cr2

2. g )

hre=KV 2

2 .g

Calculo del area neta en la tuberia:

An = A'n x At A'n*A2

An = 0.319 m2

Entonces:

An/Ag = 0.93015

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 = 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 = 0.261 m

c.- Perdidas de carga por entrada al conducto:

Donde:

V = Velocidad del agua en el barril.

Ke = Coeficiente que depende de la forma de entrada Ke = 0.23

hec = 0.156 m

d.- 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:

^

7.02 m

e.- Perdidas de carga por cambio de direccion o codos:

Ke = 0.25

D (D/90)^(0.5)

12.39 0.063 angulos a la entrada y salida del sifon21.38 0.083

SUMA 0.146

0.146 m

f.- 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: m

DESCRIPCION DH (M) OK

Para bordes redondeados.

hf =

hcd =

K=1 .45−0 .45(An

Ar

)−(An

A)2

hec=KeV 2

2g

h f=(eV t

0.8508 xCxR0 .63)1.8518 L

h f=fLD(eV 2

2 g)

halignl ¿ cd ¿¿=ke∑1

n

√ Δ90 °

.( V2

2g)¿

Perdida por transiciones de entrada 0.06 0.76

Perdida por transiciones de salida 0.12 1.53

SIFON INVERTIDO

ESQUEMA:SENTIDO

DE CALCULOQ

❻ y1❶

DATOS

Cota de Ingreso 3380.000 m.s.n.m

Cota de Salida 3379.400 m.s.n.m 0.600

Cota plataforma 3375.900 m.s.n.m

Qdemanda 0.2 m3/s

Velocidad 1.5 m/s

S= 0.002

n = 0.015

Z = 0

25

αs 12.5

b 45

g 45

A = 12 m

1.- CALCULAR LAS DIMENSIONES DEL CANAL

b = 2 y

A = b x y

P = b + 2y

y= 0.334 m

0.067082039 0.067660299

Dimensiones finales del canal

b = 0.668 m 0.70 m

y = 0.334 m 0.33 m

V= 0.855 m/seg

2.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CONDUCTO

A= 0.133 m2

D= 0.41 m

D = 16.22 pulg.

Dcomercial = 18 pulg. = 0.4572 m

Calculo de los otros parametros hidraulicos:

a.-Perimetro Mojado P= 1.44 m

b.-Area A= 0.164 m2

c.-Velocidad corregida V= 1.22 m/seg

d.-Radio Hidraulico R= 0.114 m

d.-Numero de Reynold Re= 556971.377 FLUJO TURBULENTO

αi

5.48*105

5

3

24

Q= A5/3 .S1/2

P2/3 .n

D=√ 4 Aπ

3.- CALCULO DE TRANSICIONES (INGRESO Y SALIDA)

CALCULO DE LAS TRANSICIONES EXTERIORES DE TRAPEZOIDAL A RECTANGULAR:

Transicion de ingreso: 0.26034245 m 0.3 m

Transicion de salida: 0.54759869 m 0.5 m

CALCULO DE LA TRANSICION INTERIOR DE RECTANGULAR A CIRCULAR:

Li = 0.6858 m

4.- CALCULO DE LA CARGA DISPONIBLE

Calculo de las diferencias ∆z

∆z = 0.60 m

Calculo de perdidas totales aproximadas

Para una tuberia llena se considera: R = D/4

= 0.006

Calculo de la longitud del sifon

L = hi/Senαi+Ancho plataforma+hs/Senαs

L= 22.75 m

= 0.137

= 0.171

= 0.171 m < 0.6 m

OK

hf = SE . L

SE

αi

hf =

Le=T− t2 tan gα

Σht≈1 .25h f

SE=( v .n

0 .3969D23 )2

Σht<ΔZ

Lalignl ¿ i ¿¿=1.5D ¿

h f=( v .n

0 .3969D23 )2

L

Σht≈1 .25h f

5.- CALCULOS EN EL SIFON

Z2 = Z1-L Tang b 3378.899998 msnm

Resolviendo por tanteos para 0.86 m

3379.766592 = 3379.752648

V2 = 0.50865735 m/seg

Calculo del % de ahogamiento

d = D/ Cos g 0.646579628

%A = 33.01% > 10% OK

hts = 0.01205483 m

Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 3 y 2

hs = 0.026 m

0.442 m

Diferencia de cotas entre los puntos 4 y 3

V4=V3=V = Velocidad en el ducto

Calculo de y2 y hts:

y2 =

Calculo de P3/g y hs

y3 =D Z3 = Z2

P3/ϒ =

Calculo de P4/ϒ y hf4-3

Z4-Z3 =

y4 = y3 = D

Z2+ y2+v22

2g=Z1+ y1+

v12

2g+h ts

%A=y2−d

dx100

Z3+ y3+p3γ+v32

2g=Z2+ y2+

v22

2g+hs

hts=K s(v−v2 g

)2

Z4+ y4+p4γ+v 42

2g=Z3+ y3+

v32

2g+hcodos+h f 4−3

htte=K s (v522 −valignl ¿ 6 ¿

¿2

2g)¿

L = 22.75 m

0.137 m

hcodos = 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

-0.636 m

Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 5 y 4

0.038 m

Z5 = Z6-L Tang b 3379.700 msnm

Resolviendo por tanteos para y5 = 1.2

1.206773078 = 1.207016883

Calculo de y6 y hte

Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 6 y 5

Z6 - Z5 = Diferencia de cotas entre estos dos puntos

Calculo del % de ahogamiento: CALCULO DEL % DE AHOGAMIENTO:

d = D/ Cos g 0.646579628

%A = 85.59% > 10% OK

hte = -0.00763094 m

CALCULO DE LAS PERDIDAS TOTALES

ht = hte + he + hf + hcodos + hs + hts

ht = 0.23147 m

OK!

hf4-3

P4/ϒ =

Calculo de y5 y he

Z5 = Z4

y4 = D

he=

h f 4−3=(V .n0 .3969D2/3 )2

. L

hCODOS3=0.25√ Δ90 °

V 2

2 g

2

Z5+ y5+v52

2g=Z4+ y4+

p4γ

+v42

2g+he

hte=Ke(V 4

2g)2

Z6+ y6+v62

2g=Z5+ y5+

v52

2g+hte

%A=y2−d

dx100

htte=K s (v522 −valignl ¿ 6 ¿

¿2

2g)¿

Σht<ΔZ