Diseño de un sifón invertido

UNIVERSIDAD “CESAR VALLEJO” - TRUJILLO Facultad de Ingeniería Ecuela !r"#ei"nal !r"#ei"nal de Ingeniería Ingeniería Ci$il

TEMA

: DISEÑO DE UN SIFÓN INVERTIDO

NOMB NOMBRE RE DEL DEL CUR CURSO SO : OBRAS HIDRÁULICAS PROFESOR

: ING. HANSEL PAZ MURO

FECHA

: TRUJILLO, 25 DE SETIEMBRE DE 201.

INTEGRANTES

CÓDIGO

Z!RATE ASMAT, EDUARDO SALOMÓN

21120"##$2

OBSERVACIONES: 1.%

……………………………………………………………………………………… ………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………

2.%

……………………………………………………………………………………… ………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………

$.%

……………………………………………………………………………………… ………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………

.%

……………………………………………………………………………………… ………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………

NOTA: EN NUMERO

&&..... &&......... ........ ........ ....... ...... ...... ...... ...

...... ......... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ....... ...... ...... ..... ..

EN LETRA

FIRM A DEL PROFESOR

INFORME N' 00$ ( 201 % 1 % UCV)FAI)EIC)ESZA

Escuela de Ingeniería Civil Obras Hidráulicas

AL

:

ING° Hansel Paz Muro Docente del Curso de Obras Hidráulicas

DEL

:

Alumno: Zárate Asmat !duardo "alom#n

ASUNTO

:

Dise$o de un "i%#n In&ertido

FECHA

:

'ru(illo )* de "etiembre de )+,-

Zarate Asmat !duardo "alom#n

DISEÑO DE UN SIFÓN INVERTIDO Con la información topográca de las curvas de nivel y el perl del terreno en el sitio de la obra, se traza el sifón y se procede a diseñar la forma y dimensiones de Ia sección del Docente: Ing. Hansel Paz Muro

Página 2


conducto más económica y conveniente, esto se obtiene después de hacer varios tanteos, tomando en cuenta las pérdidas de carga que han de presentarse !l sifón funciona por diferencia de cargas, esta diferencia de cargas debe absorber todas las pérdidas en el sifón "a diferencia de cargas #$ debe ser mayor que las pérdidas totales %ara el sifón particularmente que analizamos, las secciones del canal a la entrada y salida son trapezoidales y de las mismas dimensiones, además de la misma pendiente &&&', en consecuencia tendrá el mismo tirante y velocidad ∆ H = E − E = 2342.854 m − 2341.398 m=1.456 m 1

2

1. Cálculo del Caudal: distancia t

'& )*'+

(etros egundos

t

)-*)

egundos

t prom

).)/

egundos

1

2

Docente: Ing. Hansel Paz Muro

Página 3


Velocidad = Área =

(

1.2

20 distancia = = 0.43 m/ s t prom 46.41

+ 1.00 2

)

2

x 0.5 =0.55 m

Caudal =Q=V . A =0.43 x 0.55=0.24 m / s

. Cálculo del d!á"e#$o de la Tu%e$&a: Consideraremos una velocidad de 'm0s que se emplea para sifones pequeños, que nos evita el depósito de lodo y basura en el fondo del conducto y que no sea tan grande que pueda producir erosión en la tuber1a, con este valor conseguiremos el diámetro de la tuber1a2 D=

√ Vπ √ 4 xQ

=

4 x 0.24 2 π

= 0.39 m

D=15.39 ' ' ≈ 16 ' '

u área hidráulica será2 2

A =

( 0.4064 ) 4

π =0.1297 m


2

Página 


u per1metro mo3ado será2 P=0.40 64 π =1.2767 m

u radio hidráulico2 2

A 0.1297 m = 0.1016 m R= = P 1.2767 m

4e la ecuación de continuidad, la velocidad dentro de la tuber1a de acero será2 3

m 0.24 s =1.8504 m/ s v t = 0.1297 m 2

u n5mero de 6eynols2 ℜ=

v t D  a!ua

=

1.8504 x 0.39 −6 10

=721656

'. Al#u$a "&(!"a de A)o*a"!e(#o: !n la entrada2 H min=

3 2

( x )= 1.8504 2

2

9.81

H min =0.5 x ( 0.39 ) x (

0.26 m

1.8504

√ 0.39

0.55

) =0.35 m

H min=0.3 x ( 1.8504 ) x √ 0.39 =0.35 m

%or lo tanto2 H min< 1 . 2 4 −

0.404 2

=1.038 m"#ien


Página !


"a altura m1nima de ahogamiento en la salidad comparando los resultados anteriores será2 H min=0.26 m H min=0.35 m H min=0.35 m H min< 1 . 2 4 −

0.415 2

=1.033 m"#ien

+. Cálculo de ,-$d!da )!d$ául!ca: !l caudal de diseño que transportará el sifón es de &') m0s en una tuber1a de /.77 8&9:m; de diámetro !l desnivel que empalmará en sifón es de /)*.m cuya cota en la entrada es de ' 9)'+*) msnm y en la salida ' 9)/9:+ msnm "as principales pérdidas de carga que se presentan son2 a/ 0-$d!da de ca$*a ,o$ #$a(!c!( de e(#$ada

2 al!da:


Página "

Escuela de Ingeniería Civil Obras Hidráulicas 2

$te =0.1

2

( v t −v ct ) 2!

2

2

=0.1

2

2

( 1.8504 −0.43 ) 2 x 9.81

= 0.0165 m

(v −v ) ( 1.8504 −0.43 ) = 0.0330 m $te =0.2 t ct =0.2 2! 2 x 9.81 2

2

%/0-$d!da ,o$ $e3!lla: Cuando la estructura consta de bastidores de barrotes y re3illas para el paso del agua, las pérdidas originadas se calculan con la ecuación2 $2= %

vn

2

2!

"as soleras de la re3illa son de : y tiene dimensiones de '77 < /m < =77 8&&*/m < /m < &&&.)m; separadas cada &/m 4onde2 !l área neta por metro cuadrado2 A n =1 mx 1 m −9 ( 1 mx 0.0064 m ) =0.942 m

2

'

Como el área hidráulica 8área bruta; de la tuber1a es

0.1297 m

2

entonces el área neta será2

A n= 0.942 x 0.1297 =0.1222 m

2

!ntonces2 Docente: Ing. Hansel Paz Muro

Página #


A n 0.1222 m = =0.9422 A s 0.1297 m 2 2

& =1.45 −0.45

( )( ) An A − n A s A s

2

2

& =1.45 −0.45 ( 0.9422 )−( 0.9422 ) = 0.1383 Q 0.24 =1.96 m / s V n= = A n 0.1222 V n

> velocidad a través del área neta de la re3illa

dentro del área hidráulica ?inalmente las pérdidas por entrada y salida serán2 2 $r

= 2 x 0.1383 x

2 $r

= 0.0542 m

1.96

2

2 x 9.81

c/ 0-$d!da de ca$*a ,o$ e(#$ada al co(duc#o: 2

v $ = % e 2! 3

%ara entrada con arista ligeramente redondeada @e> &'9 A> velocidad del agua en el barril $ = 0.23 3

1.8504

2

2 x 9.81

$3= 0.0401 m

d/0-$d!da ,o$ 4$!cc!( e( el co(duc#o: Btilizando la fórmula de azen Dilliams para una longitud de tuberia de .))*m resulta2 $  =(

v t 0.8508 xCx R


0.63

) (

Página $


4onde2 6> 6adio hidráulico C> //* 8 coeciente de rugosidad relativa tomando las tablas de tuber1as de acero usadas para valores de azen Dilliams; $  =

(

1.8504

0.8508 x 115 x 0.1016

0.63

) x

64.45

$  =0.5980 m .

e/0-$d!da de ca$*a ,o$ ca"%!o de d!$ecc!( o codo: Bna fórmula muy empleada es2

∑√ n

$cd = % c

1

∆

2

v x 90 ) 2 !

4onde2 ∆ > Engulo de deFe Coeciente para codos comunes > &'*

/ '

$cd =0.25 x 0.8796 x

1.8504

∆ ( *)+) )

∆

/*G '&G

/* '& uma>

2

2 x 9.81

=0.0384 m

$cd =0.0384 m


Página %

√

∆ 90 )

&)&+' &)-/) &+-:.


4/ 0-$d!da ,o$ 5ál5ula de l!",!e6a: !n vista de que se considera muy pequeña y no se ha podido evaluar se desprecia

*/Cálculo 7(ale: $totales =

∑ p,rdidas=0.0165 + 0.0330+ 0.0542+ 0.0401+ 0.5980 +0.0384

$totales=0.7802 m

!n 6esumen2 "a carga hidráulica disponible supera a las pérdidas totales en el sifón2

∆ H =1. 4 5 6 m >∑ p,rdidas = 0.7802 m

%or lo tanto se demuestra que el sifón estará correctamente diseñado2 ∆ H −∑ p,rdidas =0.6758 m


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