DISEÑO DE SIFON INVERTIDO

Diseñar un sifón teniendo en cuenta la siguiente información:

Sabiendo que:Q= 0.56 m3/sV= 0.65 m/s

A= 0.8615384615 m2

Se sabe que: A=by+zy2b= 1.0 m

*S= 1%

A continuación se presenta el esquema preliminar del diseño:

Canal de tierra (n=0.025)

Camino perpendicular al canal de riego

Ancho del camino : 8.50m

Cota en el C del camino: 58.550 m.s.n.m.

Cota en los bordes del camino: 58.526 m.s.n.m.

Inclinación de cunetas y dique: 1.5:1

Profundidad de zanjas: 0.50m

Ancho del dique: 3.00m

Caudal: 0.56 m3/s

Velocidad: 0.65 m/s

1.1 ) DISEÑO DEL CANAL QUE CRUZA EL CAMINO:

1.1.1)   CALCULO DE LA BASE (b) DEL CANAL:

La pendiente aguas arriba y aguas abajo es de 1 %

1.1.        DISEÑO DEL SIFON INVERTIDO:

2.- DATOS DE CANAL AGUAS ARRIBA Y AGUAS ABAJO

Z = 1 g = 9.81

Q = 0.56S = 0.001

b = 1 m

n = 0.025

Y = 0.550 m

A = 0.8525

V = 0.65 m/s

0.0215341 m

A=Y(b+ZY) Pm = b + 2Y*(1+Z2)(1/2)

Km. 0 + 10 58.386 m.s.n.m.

Calculo del kilometraje del punto B (final de sifon)

Km. 0 + 45 58.036 m.s.n.m.

3.- SELECCIÓN DEL DIAMETRO DEL TUBOAsumimos velicidad = 1.5 m/s

A = Q

= 0.3733333333VPOR SER DE SECCION CUADARADA

m3/s

m3/s

m2

V2/2g=

m2

Q=1n∗A∗R

23∗S

12

A = D1 = 0.690 m

Escogemos 0.6858 m D1=27"El nuevo valor del area seraA = 0.369379

La velocidad de diseñoV = 1.516 m/s

0.117147 m

4.- LONGITOUD DE TRANSICION AL SIFON CUADRADO

b + 2 Z Y 2.1 m0.6858 m (diámetro del tubo)

Lt = T1 - T2 para α/2 = 252 tg(α/2)

Lt = 1.516 m

Lt = 4 Di = 2.7432 2.75 mEscogemosLt = 2.75 mα/2 = 14.419936 º

5.- NIVEL DE AGUA EN B Hay 3.359 mPor datos topograficos cota de fondo es = 58.383 m.s.n.m.

NAB=NFB+Y El nivel de agua en B es = 58.933 m.s.n.m.

6.- COTA DE FONDO EN C α = 15 ºCota de fondo en C = NFC= NAB – (Hte + 1.5 hv )

Hte = Di

= 0.710Cos α

1,5hv = =0.14342000956 m

2g 2gCota de fondo en C = 58.079 m.s.n.m.

7.- COTA DE FONDO EN D NFD=NFC-h15 º escogido previamente

Longitud inclinada del primer tramo del sifon = L= 5.00 mh = 1.2940952

Cota de fondo en D = 56.785 m.s.n.m.

8.- COTA DE FONDO EN Elongitud del tramo horizontal = 10.00 m NFE=NFD-h’diferencia de nivel(h´) = 0.05Cota de fondo en E= 56.735 m.s.n.m.

9.- COTA DE FONDO EN F15 º NFF=NFE + h

πL2 /4

m2

V2 = 2 g

T 1 = T 1 = T 2 =

(Vt2-V12)

α1 =

α2 =

Longitud inclinada de segundo tramo del sifon = 4.000 mdiferencia de nivel = 1.03527618041 mCota de fondo en F = 57.770 m.s.n.m.

10.- COTA DE FONDO EN G

NFG=NFH+7.338x0.001

Cota de fondo en G = 58.043 m.s.n.m.

10.- CALCULO DEL VALOR DE P EN LA SALIDAEl maximo valor de P en la salida es D / 2 = 0.3429 mDe otro lado se tiene que la cota en 6 sera : 58.043 m.s.n.m.P=NFG-NFF 0.272928 m Escogemos el valor de P = 0.273 mPara que la cota en G de la transicion conisida con la de la rasante del canal

11.- INCLINACION DE LOS TUBOS DOBLADOS

A LA ENTRADA =4.891 = 3.781.294

4.7 : 1 es mas plano que 2 : 1 ; se acepta la inclinacion

A LA SALIDA =3.912 = 3.781.035

3.78 : 1 es mas plano que 2 : 1 ; se acepta la inclinacion

12.- CARGA HIDRAULICA DISPONIBLE H=NAB-(NAG+Y)NAB 58.933 m.s.n.m.NAG 58.593 m.s.n.m.

Carga disponible = 0.339 m

13.- CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA hv dife.V = 0.0956133

Perdidas por entrada = 0.038 0.4hvPerdidas por salida = 0.062 0.65hv Se tomaran los coeficientesPerdidas por friccion = 0.081 de una transicion tipo IVPerdidas por codos = 0.024SUMATORIA DE PERDIDAS = 0.20545Para mayor seguridad las perdidas totales se incrementan en 10%

perdidas = 0.226 m

podemos verificar que :(carga hidraulica disponible) - (las perdidas totales son) = 0.113lo que significa que no habra problemas hidraulicos

14.- CALCULO DE LA SUMERGENCIA A LA SALIDA

Altura de sumergencia: = Y+ P-Hte 0.823 - HteHte = Di

Cos α2

Hte = 0.7100Altura de sumergencia:Y+ P-Hte = 0.1129 mEste valor no debe execder a : Hte/6 = 0.118 m

0.1129 < 0.11833206742Se acepta el valor de sumergencia puesto que es menor a la altura permisible

15.- LONGITUD DE PROTECCION DE ENRROCADOLp = 3 Di = 2.057 » 2.10 m

Observamos que este valor cumple con lo mínimo (0.90m).

Observamos que este valor no cumple con lo mínimo (0.90m). por lo tanto debemos de hacer otro diseño en el cual modificaremos el ángulo de inclinación de la tubería para tratar asi de tener una longitud de cobertura mayor.

El proyecto preliminar trazado, se considera la solucion al problema puesto que cumple con los requisitos hidraulicos

DISEÑO DE SIFON INVERTIDO

Pm = b + 2Y*(1+Z2)(1/2)

Q=1n∗A∗R

23∗S

12

Se tomaran los coeficientesde una transicion tipo IV Perdida por Codos

16 CALCULO DE COBERTURAE=COTA DE CAMINO -NFD-DiE=58.550-57.047 -0.686

E= 1.079067 < 0.9

………………….

17. CALCULO DE COVERTURA CON EL NUEVO ANGULO E=COTA DE CAMINO -NFD-DiE=58.550-56.832 -0.686

E= 1.0791 > 0.9

Observamos que este valor cumple con lo mínimo (0.90m).

Observamos que este valor no cumple con lo mínimo (0.90m). por lo tanto debemos de hacer otro diseño en el cual modificaremos el ángulo de inclinación de la tubería para tratar asi de tener una longitud de cobertura mayor.

El proyecto preliminar trazado, se considera la solucion al problema puesto que cumple con los requisitos hidraulicos

FIG. 4.13

DATOS

Km. 1 + 030 COTA: 46.725

km. 1 + 070 COTA: 46.443

Km. 1 + 050

3.00 m 7.20m

47.419 m 47.333

46.719 1.5:1 1.20

46.344 0.9144

45.304

3.70 m 4.89 m 10.00 m

1 2 3

a1=12°

h1 = 5.00 m

FIG. 4.13 SIFON INVERTIDO

Km. 1 + 050

3.00 m

47.333 47.136

1.5:1

46.086

5% 45.254

= 12 °

3.912 m 3.70 m

4 5 6

a2

h2 = 4.0

0 m