Un canal canal trapez trapezoidal oidal de ancho ancho de solera solera de de 1 m, talud talud 1, en erra erra (n = 0.025), 0.025), est est trazado trazado c pendiente de 0.5 !0 " conduce un caudal de 1m#$s. %n ciert cierto o tramo tramo de de su per&l per&l lon' lon'itu itudin dinal al como como se mues muestr traa en la &'ur &'uraa 8.#, 8.#, se ene ene ue ue cons cons in+erdo. ealizar el dise-o hidrulico del si*n in+erdo.
81.55 80.8 0.75
80.6 80.1 0.5
Caudal (Q): Rugosidad (n):
1.00 0.025
m3/s
Talud (Z):
1.00
m/m
Ancho del canal (b): endien!e ("):
1.00 0.0005
m 0.05#
Al!u$a del canal (%c):
0.&5
m
'ongi!ud del sin ('):
*0.00
m
n una ruir un si*n
DISEÑO DEL SIFON INVERTIDO U/ U//3 /3 (1455 (1455 145#0 145#0 )
1.00 1.00 0.#2 81.55 80.6
80 81.55 1.6 2
#
% 39%: = ;= <= = =
1.2#76
m m #$s mts. mts. m.s.n.m. m.s.n.m. mts. mts.
?9on'itud de la
m$s m$s
;elocidad en el ucto ?1,5 D # m$sA ;elocidad en el ucto ?1,5 D # m$sA
0.625
m2
0.8>21 #5. >1.00
mts. pl' mm
1.52
m$s
1.200 0.5587 2.8565 0.625 0.>00
0.8>2
por norma D pa'ina 111D
= ;=
!
?sumoA ?sumoA
0.>0 #6.00
0.00>5 0.15 0.07 75 1.7>
mts. mts. mts. F
?%spesor de las arrasA
#$8E
?%spaciamiento de las arrasA ?n'ulo de inclinacion de la e'illaA ?Gactor de ormaA
sumimos onstruc+am
# ! % !
!
1.52 #.17
mts.
0.10#
mts.
0.200 1.##8
mts. mts.
9i = 1.50 K
06#
0.061>
0.782 m$s 0.55> m$s
!
!
?;elocidad en la
HHH
!
mts. :UI
81.87
>1.00
m.s.n.m.
mm
81.7>5 m.s.n.m.
?iametro del onductoA
:/
5.15
F
?n'ulo de /nclinacion de la
o2
1
0.>18
mts.
:% 5
!
81.7>5 0.>18
m.s.n.m. mts. 9 1 100
1.52
?BorcentaLe de ho'amiento (10! D 50!)A
m$s
81.2>0
m.s.n.m.
0.1#
mts.
?;elocidad en la
0.5
?oe. de Berdida por %ntradaA
ta@la 8,2Dpa'11#Dpronar aristas con an'ulos rectos
!
!
0.05>
mts.
0.028
mts.
!
1.52 1.50%D06 >1.00 15F 1.15%D06 80
m$s m mm m2$s mts.
?u'osidad @sluta B;A ta@la 8,5 p+c ?iametroA ?
R)
1
!
1.21%406
!51 %1 R)
!
1.52 #.17
1.#6%D02
!
0.11
m$s m$s
?;elocidad en el onductoA ?;elocidad de :alida al analA
0.1
0.00> 0.1 75 1.7> #.17
mts. mts. F m$s
mts.
mts.
?%spesor de las arrasA #$8E ?%spaciamiento de las arrasA ?n'ulo de inclinacion de la e'illaA ?Gactor de ormaA ?;elocidad de :alida al analA
# ! % !
0.0#8
mts.
0.7
mts.
M
0.7 81.55
mts. m.s.n.m.
?Berdida total de ar'aA
11
0.#2
0.7
81.55
mts.
81.0# mts.
mts.
81.#8
m.s.n.m.
81.52
m.s.n.m.
0.15
mts.
>1.
mm
6
>1. 1.>2
mm F
?n'ulo de eNeOion de :alida del :ionA
0o2
0.>1
D0.60
M
80.6
mts.
0.152 m.s.n.m.
O> DDD CE=A)
m m$s m
ronar
0.6#6 1.572
mts. pul'
nte
<1 <2
0.>0 2.8565
2.#61 1.#5
;= P = 9sion = n= h= :% =
1.572 0.70 80 0.01 0.#>6> 0.28# 1.25
G =
0.#5
#.7
P1 = "1=
0.5 0.>282 0.5587 1.5827285 "2 = 1.21 <3<%J ;%/G/;/J3 0.0#1 "2 = 1.#6 1.#6 ;2= ;1=
0.782 m$s 0.5587 m$s
0.000
:/ ;1 R ;1 %3
Qs=
JQ
0.5
h ts =
0.0076
C2= d=
1.2 1.01 0.5> !
;#= ;2=
0.>>7 1.5> 0.782
hs=
0.0>7
mts.
O> DDD CE=A)
Un canal trapezoidal de ancho de solera de 2 m, talud 1.5 , en erra (n = 0.025), est trazad pendiente de 0.5 !0 " conduce un caudal de 5 m#$s. %n cierto tramo de su per&l lon'itudinal como se muestra en la &'ura 8.#, se ene ue cons in+erdo. ealizar el dise-o hidrulico del si*n in+erdo. (9=150)
81.55 80.8 0.75
80.6 80.1 0.5
Caudal (Q): Rugosidad (n):
5.00 0.025
m3/s
Talud (Z):
1.05
m/m
Ancho del canal (b): endien!e ("):
1.00 0.0005
m 0.05#
Al!u$a del canal (%c):
0.&5
m
'ongi!ud del sin ('):
150.00
m
con una ruir un si*n
DISEÑO DEL SIFON INVERTIDO U//3 (1455 145#0 )
5.00 2.00 0.#2 81.55 80.6
150 81.55 1.6 2
m#$s mts. mts. m.s.n.m. m.s.n.m. mts. mts.
?9on'itud de la
m$s m$s
;elocidad en el ucto ?1,5 D # m$sA ;elocidad en el ucto ?1,5 D # m$sA
#.125
#
por norma D pa'ina 111D
m2
= ;=
!
1.>>7 mts. 78.7 pl' 2006.600 mm
1.58
m$s
?sumoA ?sumoA
2.00 7>.00
0.00>5 0.## 0.07 75 1.7>
mts. mts. mts. F
?%spesor de las arrasA
#$8E
?%spaciamiento de las arrasA ?n'ulo de inclinacion de la e'illaA ?Gactor de ormaA
sumimos onstruc+am
# ! % !
!
1.58 7.>
mts.
D0.008
mts.
D0.100 2.>>2
mts. mts.
9i = 1.50 K
06#
0.#871#
1.75> m$s 0.000 m$s
!
!
?;elocidad en la
HHH
!
mts. :UI
81.87
m.s.n.m.
2006.600 mm
81.#>> m.s.n.m.
?iametro del onductoA
:/
5.15
F
?n'ulo de /nclinacion de la
o2
1
2.015
mts.
:% 5
!
81.#>> 2.015
m.s.n.m. mts. 9 1 100
1.58
?BorcentaLe de ho'amiento (10! D 50!)A
m$s
80.2>1
m.s.n.m.
0.>07
mts.
?;elocidad en la
0.5
?oe. de Berdida por %ntradaA
ta@la 8,2Dpa'11#Dpronar aristas con an'ulos rectos
!
!
0.06
mts.
0.026
mts.
!
1.58 1.50%D06 2006.600 15F 1.15%D06 150
m$s m mm m2$s mts.
?u'osidad @sluta B;A ta@la 8,5 p+c ?iametroA ?
R)
1
!
2.76%406
!51 %1 R)
!
1.58 7.>
1.#6%D02
!
0.1#0
m$s m$s
?;elocidad en el onductoA ?;elocidad de :alida al analA
2.06
0.00> 0.1 75 1.7> 7.>
mts. mts. F m$s
mts.
mts.
?%spesor de las arrasA #$8E ?%spaciamiento de las arrasA ?n'ulo de inclinacion de la e'illaA ?Gactor de ormaA ?;elocidad de :alida al analA
# ! % !
0.2#7
mts.
2.>8
mts.
M
2.>8 81.55
mts. m.s.n.m.
?Berdida total de ar'aA
11
0.#2
2.>8
81.55
mts.
78.27 mts.
mts.
78.82
m.s.n.m.
80.88
m.s.n.m.
0.##
mts.
2006.6
mm
6
2006.6 1.>2
mm F
?n'ulo de eNeOion de :alida del :ionA
0o2
2.01
D1.6>
M
78.5
mts.
0.## m.s.n.m.
O> DDD CE=A)
ronar
#.12 1.5>2
mts. pul'
nte
<1 <2
2.00 2.8565
2.#61 #
;= P = 9sion = n= h= :% =
1.5>2 0.70 80 0.01 0.#>6> 0.100 1.25
G =
0.125
#.6
P1 = "1=
0.5 0.>282 0.5587 1.5827285 "2 = 1.21 <3<%J ;%/G/;/J3 0.0#1 "2 = 1.#6 1.#6 ;2= ;1=
1.75> m$s 0.0000 m$s
0.000
:/ ;1 R ;1 %3
Qs=
JQ
0.5
h ts =
0.078>
C2= d=
1.2 1.01 0.5> !
;#= ;2=
0.>>7 1.5> 0.782
hs=
0.0>7
mts.
O> DDD CE=A)
Ejemplo1:
ise-ar un si*n in+erdo en el cruce de un canal con la panamericana las caracteriscas del cruce se presenta en la &'. 1 C las caracteriscas del canal arri@a C a'uas a@aLo del cruce son P= 1.5 S= 1 m#$s := 0.001 @= 1 m n= 0.025 "= 0.7 m ;= 0.7 m$s ;2$2'=
0.025
m
9a pendiente a'uas arri@a C a'uas a@aLo es de 1 o$oo C las cotas se'Tn el per&l del canal son Km. 1+030 = 6.725 m.s.n.m Qm. 14070 = 6.# m.s.n.m
SOLUCION:
on la inormaci*n topo'ra&ca del per&l del terreno en el cruce C el per&l del canal, se eectua el dimensionamiento pre+io de la &'ura adLunta, el cual cumple con los reuisitos hidraulicos necesarios, se puede aceptar como soluci*n al pro@lema, en caso contrario se los aLustes necesarios. 1. Selección del diámetro del tubo
sumimos una +elocidad de ;= 1.5 m$s =S$;=
0.67
m$s
=raiz(S$;KB/())= el nue+o +alor del area ser
0.>2
esco'emos i=#6E =
0.>1
m
=2KB/()$= 0.6566>28># C la +elocidad de dise-o ;=S$= 1.52 m$s ;2$2' =
0.118
m
2. Longitud de tranicione
<1=@42P"= #.1 <2= 0.>1 9t = <1D<2$(2ta'$2) = 2.# 9t=i= #.66 m = $2= 16.5
$2= 25 #.7 m.
!. Ni"el de agua en 1
el Qm 140#0 al punto 1 se'Tn la Gi'. 2 adLunta, haC 6.1m. , lue'o la cota de ondo en 1 ser 6.725D(6.1K0.001) = 6.71> msnm %l ni+el del a'ua en 1 6.71>40.7 = 7.1>
ota de ondo en 2 7.1>D(te41.5h+) te = i$cos12V = 0.>#5 m. 1.5h+=1.5(;t2$2'D+12$2')= ota de ondo en 2
0.1 6.#
msnm
#. Cota de $ondo en !
= 12 esco'ido pre+iamente sen12=h$5 h= 1.0 m. lue'o 6.#D1.0 = 5.#0 cota de ondo en # 5.#0 msnm %. Cota de $ondo en #
9on'itud de tu@o horizontal 10 m. 10K0.005= 0.05 5.#0D0.05= 5.25 ota de ondo en = 5.25 msnm. &. Cota de $ondo en %
= 12 sen12=h$ h= 0.8#2 9ue'o 5.2540.8#2= ota de ondo en 5
6.086 6.086 msnm.
%l mOimo +alor en B en la entrada de@e ser #$ C en la salida 1$2EW lue'o B en la salida B=$2= 0.572 e otro lado se ene ue la cota en 6 ser
9a distancia entre el punto 6 C el Xm 14070 7.#88 9a cota en 6 es 6.#D:K7.#88 = 6.#6 msnm ota6Dcota5= 0.#50 m %sco'emos el +alor B= 0.#50 m Bara ue la cota 6 de la transici*n coincida con la rasante del canal. '. inclinación de lo tubo doblado (codo)
la entrada .8>$1.0 = .70 .71 es mas plano ue 2 1, se acepta la inclinaci*n la salida #.>12$0.8#2 =
.70
*. Carga +idraulica diponible
ota 1 4 rante = 6.71>40.7 = ota 6 4rante = 6.#6 4 rante = ar'a disponi@le = 0.28#
7.1> 7.1#6
msnm msnm
m
,. Cálculo de la perdida de carga
Berdidas por entrada
0.(;t2D;cr2)$2' =
0.0#7#
Berdidas por salida
0.65(;t2D;cr2)$2' =
0.0606
perdidass por ricci*n 9$ ;t2$2' = = 0.026 9= 1> m = 0.>1 m Berdidas por codos 2
0.06
=12
hcod=
0.022
= 0.18## Bara maCor se'uridad las pYrdidas totales se incrementaran en un 10! 9ue'o 1.1K0.18## = 0.2016#6 M 0.28# JQ. si'ni&ca ue no ha@ra pro@lema hidraulico. 1-. Cálculo de la umergencia a la alida
ltura de sumer'encia (0.740.#5)D ts = ts=i$cos12V= 0.>#5
0.115
este +alor no de@e eOceder a ts$6= 0.156 9ue'o 0.115 M 0.156 se acepta el +alor de sumer'encia puesto ue es menor a la altura permisi@le 11. Longitud de enrocado
9p= #i =
2.7#2
2.8
