Diseno de Sifon Invertido Calle Terrones

Diseño de Sifón Invertido - Obras hidraulicas

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DISEÑO HIDRAULICO DE UN SIFON INVERTIDO

DATOS:

Q = 0.5 Caudal de diseño del Canal

0.005 Pendiente de canal

Z = 0.00

C = 150

f = 0.009

α = 27.50 22.50

V = 1.50 m/s Velocidad en el sifon

Longitud tubo 360.00 m

Profundidad = 3392.000 m.s.n.m

Cota Inicial = 3397.000 m.s.n.m 3.000

Cota Final = 3394.000 m.s.n.m

1.- CALCULO PREVIO DE LAS DIMENSIONES DEL CANAL:

b= 2 y

y= 0.5 m

A= b*yP= b+2y

Dimensionamiento final de Canal

b = 1 m 1.00 m

y = 0.5 m 0.50 m

A= 0.5P= 2 m

V (canal) = 1.000 m/seg

m3/segS

1 =

Coeficiente rugosidad para PVC

Angulo de transición de la entrada y salida

m2

nP

SAQ

.

.3/2

2/13/5


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2.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA TUBERÍA:

D = 0.65147 m

Adoptamos una tubería de PCV de D= 26Por ser comercial

Calculo de los otros parametros hidraulicos:

a.-Perimetro Mojado P= 2.07 m

b.-Area A= 0.342 m2

c.-Velocidad corregida V= 1.5 m/seg

d.-Radio Hidraulico R= 0.165 m

d.-Numero de Reynold Re= 964575.413 9.65E+05

3.- CALCULO DE LAS ALTURAS MINIMAS DE AHOGAMIENTO A LA ENTRADA Y SALIDA:

a) 0.16

b) 0.38

c) 0.36

De las tres, escogemos la mayor: H min =

CAMARA DE ENTRADA

Y1= 1.5d1= 0.676

* Consideramos en la tubería una velocidad inicial de:

H min

=

H min

=

H min

=

Por lo tanto del predimensionamiento:0.5m

y=1.50m

d=0.676mD=0.66m

12º38'

g

VH

.2.2

3 2

min

5 5. .0m in )

.2. (.

2

1

D

VDH

DVH ..3.0min

VQ

D4


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1.16

CAMARA DE SALIDA

Y1= 1.30d1= 0.676

0.96

4.- 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 De la tuberíaα = Angulo de la transicion

Le = -0.31 m CRITERIO CONSTRUCTIVOLe asumido = 1.50 m L transición minima debe ser de 1.5m

Le min = 1.50 m

Longitud de transicion salida:

Li = -0.39 m CRITERIO CONSTRUCTIVOLe asumido = 1.50 m L transición minima debe ser de 1.5m

5.- CALCULO DE LA CARGA DISPONIBLE:

Calcular la diferencia de cotas ∆Z:

∆Z = COTA (1) - COTA (2)

H min

<

Por lo tanto del predimensionamiento:

H min

<

0.5m

y=1.50m

d=0.676mD=0.66m

12º38'

0.5m

y=1.30m

d=0.71m

D=0.66m

21º38'

gtT

Le tan2


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Diferencia de cotas de ingreso y salida

∆Z = 3.000 m

6.- CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA:

6.1.- Perdida de carga por transición de entrada y salida:

= 0.006 mhte (2)-(1)

= 0.012 mhts (2)-(1)

6.2.- Perdida de carga por rejilla:

Se analiza para una rejilla de area unitaria empleando platinas de 2"x1/4"x1.00 m

Calculo del Numero de platinasN = A/s + 1

Donde:N = Numero de platinasA = Ancho unitario de rejilla = 1.00 mB = Largo unitario de rejilla = 1.00 ms = Espaciamiento de rejillas = 0.10 me = 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 = 0.930Area' neta = area total- area de rejillas de platinas

m2

g

VVh crtte .2

.1.02.

2.

g

VVh crtts .2

.2.02.

2.

g

VKhre.2

2


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Calculo del area neta en la tuberia:

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

An = 0.318

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 = 0.16625

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

Vn = 1.57 m/s

Finalmente las perdidas por entrada y salida seran:hre = 0.042 m

6.3.- Perdida de carga por entrada al conducto:

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

hec = 0.054 m

6.4- Perdida de carga por fricción en el conducto:

Aplicando la ecuacion de Hazen Williams seria:

hf = 0.75 m

m2

2)()(45.045.1r

n

r

n

A

A

A

AK

g

VKh eec

2

2

LxCxR

Vh t

ef8518.1

63.0)

8508.0(


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Aplicando la ecuacion de Darcy Weisbach seria:

hf = 0.53 m

6.5- Perdida de carga por cambio de dirección o codos:

Ke = 0.25

12.383 0.010 angulos a la entrada y salida del sifon21.38 0.013SUMA 0.023

hcd = 0.023 m

CODOS DEL CONDUCTO Y SUS RESPECTIVOS ANCLAJES

0.5m

y=1.30m

d=0.71m

D=0.66m

21º38'

0.5m

y=1.50m

d=0.676mD=0.66m

12º38'

2.00m

1.30m

12º38'

Válvula de purga Ø 20"

2.00m

1.00m

21º38'

)2

(2

g

V

D

Lfh ef

)2

.(90

2

1 g

Vkh

n

ecd


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6.6- Perdida de carga por valvula de purga:

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

6.6- Perdida de carga TOTALES

DESCRIPCION Perdida por transiciones de entrada 0.006Perdida por transiciones de salida 0.012

Perdida por rejillas 0.042Perdida por entrada al conducto 0.054Perdida por friccion en el ducto 0.749Perdida por cambio de direccion 0.023

Perdida por valvulas 0.000

TOTALES 0.89

7.-

∆Z = 3.000 m 0.89

COMPARACIÓN DE LA CARGA HIDRAULICA DISPONIBLE Y LAS PEDIDAS DE CARGA TOTALES

Si fuese mayor las perdidas que la carga hidraulica aumentar el diametro para reducir asi las perdidas de carga

2.00m

1.30m

12º38'


2.00m

1.00m

21º38'


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DISEÑO HIDRAULICO DE UN SIFON INVERTIDO

Caudal de diseño del Canal

CALCULO PREVIO DE LAS DIMENSIONES DEL CANAL:


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CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA TUBERÍA:

Vi= 1.50 m/s

26 "

" = 0.66 m

OK¡

CALCULO DE LAS ALTURAS MINIMAS DE AHOGAMIENTO A LA ENTRADA Y SALIDA:

m

m

m

0.38

CAMARA DE ENTRADA

mm

FLUJO TURBULENTO



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m Cumple

CAMARA DE SALIDA

mm

m Cumple

CALCULO DE LAS TRANSICIONES:

Con el mayor angulo para el ingreso

CRITERIO CONSTRUCTIVOL transición minima debe ser de 1.5m

CRITERIO CONSTRUCTIVOL transición minima debe ser de 1.5m

CALCULO DE LA CARGA DISPONIBLE:



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CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA:

hf friccionh singularidad

K=0,1

K=0,2

Se analiza para una rejilla de area unitaria empleando platinas de 2"x1/4"x1.00 m

0.25*2.54/100


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0.5Para bordes en angulo

recto


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CODOS DEL CONDUCTO Y SUS RESPECTIVOS ANCLAJES

0.5m

y=1.30m

d=0.71m

D=0.66m

21º38'

2.00m

1.30m

12º38'


2.00m

1.00m

21º38'


Página 14

0.65%1.31%4.72%6.14%

84.54%2.64%0.00%

100.00%

CUMPLE

2.00m

1.30m

12º38'


2.00m

1.00m

21º38'

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