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1. INTRODUCCION 2. LOCALIZACION DEL SIFON 3. OBJETIVOS 4. FUNDAMENTO TEORICO 5. EQUIPOS Y MATERIALES 6. DESCRIPCION DEL SIFON INVERTIDO 7. RECORRIDO Y DETALLES DE SALIDA 8. CONCLUSIONES 9. RECOMENDACIONES 10. ANEXOS
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I.
INTRODUCCION
El hecho de que los integrantes del curso de Canales de la Universidad Continental estén desarrollando temas de relevancia en el área de Ingeniería , específicamente en Mecánica de Fluidos , despertó la inquietud de observar la aplicación, en el medio natural ,de los conceptos trabajados en el aula , buscando formar la comprensión e interpretación de aspectos físicos , geológicos , constructivos, estructurales del Sifón Invertido Santa Rosa De Saco , aportando así a la formación de futuros ingenieros civiles . El presente informe tiene como propósito describir las características y componentes del Sifón Invertido Santa Rosa De Saco. En consecuencia este trabajo ha contemplado dos etapas. En primer lugar la descripcion de Sifón Invertido (Diseño, Partes, Funcionamiento, Calculo Hidráulico, etc.) .Esto permitió tener noción básica acerca del tipo de estructura. En segundo lugar, se llevó a cabo el trabajo de campo que consistió en la visita, observación y medición al Sifón Invertido Santa Rosa De Saco, ubicado en la Provincia de la Oroya.
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II.
ANTECEDENTES
Las instalaciones de la Central Hidroeléctrica La Oroya comprendieron, primero, la construcción a unas diez millas del emplazamiento de la casa de máquinas de una presa tipo arco de concreto armado, denominada “Cut Off”,para desviar el agua del río Yauli y dirigirla por un canal de 16 kilómetros hasta la toma previa a la tubería forzada. El canal debió atravesar la escarpada geografía de esta región montañosa; cuatro túneles tuvieron que cortarse a través de las colinas, y la mayor parte de la cámara abierta tuvo que ser revestida con hormigón o labrarse directamente en la roca, mientras que trechos más fáciles se revistieron en madera. Una parte del trayecto ofrecía un reto mayor: la presencia de la Quebrada Sacco. Los ingenieros estimaron que podían salvar este accidente geográfico sacándole incluso provecho. Se consideró que, en lugar de construir un puente o acueducto, el agua debería ir necesariamente por una tubería que atraviese el relieve de la quebrada de lado a lado. Así, se aprovecharía la misma fuerza de caída como impulso para alcanzar nuevamente el nivel superior y dotar, asimismo, de mayor fuerza a la corriente de agua del canal. La solución resultó perfecta. El efecto hidráulico empleado con esta tubería determinó en adelante el Nombre de esta parte como “ Sifón Sacco”.
Fuente: Central Hidroeléctrica La Oroya Cien años generando historia (1914 – 2014)
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III.
LOCALIZACION DEL SIFON INVERTIDO SANTA ROSA DE SACO
El Sifón se encuentra ubicado en la comunidad campesina de Santa Rosa de Saco, del distrito de Santa Rosa de Saco, provincia de Yauli , departamento de Junín a una altitud de 3840 msnm.
Mapa de la Provincia de Yauli – La Oroya
IV.
ASPECTOS GENERALES DEL SIFON
Sifón Invertido De Santa Rosa De Sacco Bocatoma De La Central Hidroeléctrica Huarisca – Angasmayo V.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL Conocer el funcionamiento y las características +ue presenta un sifón invertido. Identificar las partes del sifón. Observar las diferentes estructuras. Determinar las medidas de los componentes del sifón .
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OBJETIVO ESPECIFICO Observar rasgos característicos de cada sección de la estructura para posteriormente relacionarlos a los conocimientos obtenidos en el curso.
VI.
FUNDAMENTO TEORICO A. SIFON INVERTIDO Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presión, se utilizan para conducir el agua en el cruce de un canal con una depresión topográfica o quebrada, también para pasar por debajo de un camino, una vía de ferrocarril, un dren o incluso otro canal a. Criterios de Diseño
Las dimensiones del tubo se determinan satisfaciendo los requerimientos de cobertura, pendiente del tubo, ángulos de doblados y sumergencia de la entrada y salida. En aquellos sifones que cruzan caminos principales o debajo de drenes, se requiere un mínimo de 0.90 m de cobertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales d riego sin revestir, es suficiente 0.6 m. Si el sifón cruza un canal revestido se considera suficiente 0.30 m de cobertura. En el caso particular del cruce con una quebrada o río de régimen caudaloso, deberá hacerse un estudio de profundidad de socavación para definir la profundidad en la que deberá cruzar o enterrar la estructura de forma segura sin que esta sea afectada. La pendiente de los tubos doblados, no debe ser mayor a 2:1 y la pendiente mínima del tubo horizontal debe ser 5 o/oo. Se recomienda transición de concreto a la entrada y salida cuando el sifón cruce caminos principales en sifones con ∅ mayor o igual a 36’ y para velocidades en el tubo mayores a 1 m/s. Con la finalidad de evitar desbordes agua arriba del sifón debido a la ocurrencia fortuita de caudales mayores al de diseño, se recomienda aumentar en un 50% o 0.30 m como máximo al borde libre del canal en una longitud mínima de 15 m a partir de la estructura. Con la finalidad de determinar el diámetro del tubo en sifones relativamente cortos con transiciones de tierras, tanto a la entrada como a la salida, se puede usar una velocidad de 1 m3 Las pérdidas de carga por entrada y salida para las transiciones tipo “Cubierta Partida”, se pueden calcular rápidamente con los
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valores 0.4 y 0.65 hv respectivamente (Ver. Fig. 2.15) o con lo manifestando en los ítems 2.4 y 2.5. /s, en sifones con transiciones de concreto igualmente cortos se puede usar 1.5 m/s y entre 3 a 2.5 m/s en sifones largos con transiciones de concreto cono sin control en la entrada A fin de evitar remansos aguas arriba, las pérdidas totales computadas se incrementan en 10%. • En el diseño de la transición de entrada se recomienda que la parte superior de la abertura del sifón, esté ligeramente debajo de la superficie normal del agua, esta profundidad de sumergencia es conocida como sello de agua y en el diseño se toma 1.5 veces la carga de velocidad del sifón o 1.1 como mínimo o también 3”. En la salida la sumergencia no debe exceder al valor Hte/6. En sifones relativamente largos, se proyectan estructuras de alivio para permitir un drenaje del tubo para su inspección y mantenimiento. En sifones largos bajo ciertas condiciones de entrada puede no sellarse ya sea que el sifón opere a flujo parcial o a flujo lleno, con un coeficiente de fricción menor que el sumido en el diseño, por esta razón se recomienda usar n = 0.008 cuando se calcula las pérdidas de energía. Con la finalidad de evitar la cavitación a veces se ubica ventanas de aireación en lugares donde el aire podría acumularse. Con respecto a las pérdidas de carga totales, se recomienda la condición de que estas sean iguales o menores a 0.30 m. Cuando el sifón cruza debajo de una quebrada, es necesario conocer el gasto máximo de la creciente. Se debe considerar un aliviadero de demasías y un canal de descarga inmediatamente aguas arriba de la transición de ingreso. Se recomienda incluir una tubería de aeración después de la transición de ingreso Se debe analizar la necesidad de incluir válvulas rompe presión en el desarrollo de la conducción a fin de evitar el golpe de ariete, que podría hacer colapsar la tubería (solo para grandes caudales). Se debe tener en cuenta los criterios de rugosidad de Manning para el diseño hidráulico Se debe tener en cuenta los criterios de sumergencia (tubería ahogada) a la entrada y salida del sifón, a fin de evitar el ingreso de aire a la tubería.
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b. Cálculo hidráulico de un sifón
Para que cumpla su función el diseño del sifón, se debe de proceder como sigue:
Interpretacion de la ecuación de energía en el sifon
Analizaremos en las posiciones 1 y 2, para lo cual aplicamos la ecuación de energía especifica:
Donde: Zi: carga de posición Zi : carga de presión Vi 2 /2g : carga de velocidad (g =9.81 m/s2) ΔH: carga hidráulica
Se debe de cumplir que la AH debe de ser mayor a la suma de todas las pérdidas que se generen en el sifón c. Partes de un sifón invertido i. Transiciones de entrada y salida Como en la mayoría de los casos, la sección del canal es diferente a la adoptada en el conducto o barril, es necesario construir una transición de entrada y otra de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda. En el diseño de una transición de entrada y salida es generalmente aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifón un poco más abajo de la superficie normal del agua. Esta práctica hace mínima la posible reducción de la capacidad del sifón causada por la introducción del aire. La profundidad
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de sumergencia de la abertura superior del sifón se recomienda que este comprendida entre un mínimo de 1.1 hv y un máximo de 1.5 hv. hh = carga de velocidad =v2 /2g
Donde: v: velocidad en el canal (m/s) g: aceleración gravedad (9.81 m/s) ii. Rejilla de entrada y Salida La rejilla de entrada se acostumbra hacerla con varillas de 3/8" de diámetro o varillas cuadradas de 0.95 x 0.95 cm2 Son tuberías que transportan agua bajo presión. Para que los costos de mantenimiento sean bajos hay que colocar soportes y los anclajes de la tubería en pendientes estables y encontrar buenos cimientos . No deber haber peligro de erosión por desprendimiento de laderas, pero si acceso seguro para hacer mantenimiento y reparación. (3/8" x 3/8") colocados a cada 10 cm, y soldadas a un marco de 2.54 x 1.27cm2 (1" x 1/2"). Su objeto de la rejilla de entrada es el impedir o disminuir la entrada al conducto de basuras y objetos extraños que impidan el funcionamiento correcto del conducto y la rejilla de salida para evitar el ingreso de objetos extraños o personas. Material usado para tubería de presión: El acero comercial fue fabricado con plancha de acero roladas y soldada. En general las tuberías de acero que están protegidas por una capa de pintura u otra capa de protección pueden durar hasta 20 años. Además, son efectivas en resistencia a impactos pero son pesadas, se unen mediante bridas, soldadura o juntas metálicas. Evitar enterrar las tuberías de presión debido a que corren el riesgo de corroerse. iii. Vertedero de excedencias Es una estructura que evita que el nivel del agua suba más de lo tolerable en el canal de llegada, evacuando el caudal que no pueda pasar por el sifón. Generalmente consiste en un vertedor lateral construido en una de las paredes del canal. Para el caudal normal la cresta del vertedor estará a nivel de la superficie libre del agua.
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iv. Válvula de purga de agua y lodos Se coloca en la parte más baja de los barriles, permite evacuar el agua que se quede almacenada en el conducto cuando se para el sifón o para desalojar lodos. Para su limpieza o reparación, y consistirá en válvulas de compuerta deslizante de las dimensiones que se estime conveniente de acuerdo con el caudal a desalojar.
Sifón Invertido Santa Rosa De Saco d. Velocidades en el conducto Las velocidades de diseño en sifones grandes es de 2.5 - 3.5 m/s, mientras que en sifones pequeños es de 1.6 m/s. Un sifón se considera largo, cuando su longitud es mayor que 500 veces el diámetro. e. Funcionamiento del sifón El sifón siempre funciona a presión, por lo tanto, debe estar ahogado a la entrada y a la salida.
Interpretación de la altura mínima de ahogamiento
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Otras formula usada es:
VII.
EQUIPOS Y MATERIALES a) Materiales
Flexometro y Cinta metrica
Nivel de mano
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Soga
b) Notas de seguridad
Los EPPs son necesarios para nuestra mejor protección humana en el entorno de trabajos de campo y hay que saber utilizarlos de la manera correcta para lograr la mayor seguridad posible ya que un EPP mal utilizado es un EPP que no guarda la protección para la cual fue diseñado y por lo tanto puede exponer a las personas a una falsa sensación de seguridad y conducirlas directamente al peligro con posibilidad de causar un accidente o daño que tengamos que lamentar. Es muy importante tomar consciencia de la importancia del uso del EPP en las tareas de ingeniería y las responsabilidades que conlleva su correcta utilización y mantenimiento para los estudiantes en todo el proceso estudiantil, en este caso también tenemos en cuenta cerrar la calicata para evitar que algún poblador se accidente. Materiales utilizados: Casco Zapatos de seguridad Guantes Chaleco señalizador
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VIII.
DESCRIPCION DEL SIFON INVERTIDO SANTA ROSA DE SACO A. SECCION IZQUIERDA B. SECCION INTERMEDIA C. SECCION DERECHA
IX. X. XI.
RECORRIDO Y DETALLES DE SALIDA CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
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XII.
ANEXOS
Central Hidroeléctrica La Oroya Cien años generando historia (1914 – 2014) (pag57)
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