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SIFON INVERTIDO Diseñar un sifon invertido en el cruce de un canal con la Panamericana. Las características del cruce se presentan en la fig. y las características del canal aguas arriba y aguas abajo del cruce son: Datos: Q= z= s= b= n= Calado Y = Qn/S^(1/2)

2 m3/seg 0 0.002 m/m 2 m 0.025 0.92 m ((b+ZY)Y)^(5/3) (b+2y(1+Z^2)^0.5)^(2/3) Qn / S^0.5 = 1.12 ((b+zy)y)^(5/3) 2.745 (b+2y(1+z^2)^0.5)^(2/3) 2.4490768497 ((b+ZY)Y)^(5/3) 1.12 (b+2y(1+Z^2)^0.5)^(2/3) y= 0.92 A= 1.83 v= 1.09 Las cotas según el perfil del canal son: Km 5 + 010 = 125.500 Km 5 + 080 = 124.800

0.023

RECTANGULAR

Por tanteo Maning

0.00

0

Tantear cambiando Calado Y m 5+010 m/seg

5+080 126.42

125.500

124.800

m.s.n.m. m.s.n.m.

S = 0.002

1

2

6

10

SOLUCIÓN

9

s= 0.005

15

* Selección del diámetro del Tubo

Transiciones de Tierra Corto Concreto Corto Largo diametro de ingreso

2.5 m/seg 0.80 m2 1.01 39.73 40.00 1.0160 0.81 2.47 0.310

Di = final A= V= hvt =

5 15

30 3

Asumimos una velocidad V= A= A = Pi Di^2/4 Di =

0.025 terreno natural

m Pulg Pulg m m2 m/seg m

4

V (m/seg) 1 1.5 2.5 a 3

andulo de 15 a 32 grados

* Longitud de transiciones

Hte Di

2 * Longitud de transiciones Alfa /2 =

1.0160

25 ° 0.436 Radianes

T1 = b + 2ZY 2 m T2 = 1.0160 m Lt = (T1 - T2)/(2 Tag (Alfa/2)) Lt = 1.06 m Lt = 4 Di 4.06 m Lt prom= 4.10 m

1 2

* Nivel de agua en 1 Dist. Entre Km 1+030 y 1 6.24 m Cota fondo 1 = 125.488 m Nivel de gua en 1 126.404 m Profundidad de sumergencia 1.5 hv = 1.5 ( hvt - hvc) asegura q este llena de agua hvc = 0.061 m 1.5hv = 0.374 m Ang. Primer tramo 15 ° 0.262 Radianes Cos 15° = Di/Hte Hte = Di / Cos 12° 1.0518 m Cota fondo 2 = 124.978 m Nivel agua 1- (Hte+1.5hv) Sen Ang = h/Li Long de 2 a 3 10 m h = Li x Sen Ang 2.59 m Cota fondo 3 = 122.390 m Pend. Min Horiz = Log. Horizontal = Cota fondo 4 = Sen Ang = h/Li Long de 4 a 5 h = Li x Sen Ang Cota fondo 5 =

0.005 30 m 122.240 m 9 m 2.33 m 124.569 m

* Cálculo de P a la entrada y salida Max valor Entrada = 3/4 Di Max valor Salida = 1/2 Di P entrada = 0.76 m P salida = 0.51 m Cota 2 - Cota 1 (0.51) m P entrada = 0.51 m La cota de 6 puede ser la misma del Km 5+080 Cota Km 1+070 124.800 Cota fondo 6 = 124.800 m cota 6 - Cota 5 0.23 m P salida = 0.23 m

Bien

Bien

* Inclinación de los tubos en pendiente La pendiente de los tubos inclinados no debe ser mayor a 2:1 (Z : 1) 1 z h

10

h

9

x Ang.1 y 2 tramo

x 15 ° 0.262 Radianes

x = Li x Cos Ang x 2-3 Z = x/h 2-3 x 4-5 Z = x/h 4-5

9.66 m 3.73 8.69 m 3.73

longitud horizontal ! BIEN ¡ > 2 longitud horizontal ! BIEN ¡ > 2

* Carga Hidráulica Disponible carga dese el punto 1 al 6 Cota 1 - Cota 6 DZ= 0.69 m * Cálculo de pérdidas de carga a) Transición de entrada h1e = 0.1 (V2^2 - V1^2)/2g V2 = V1 = h1e =

v2 v1

2.47 m/seg 1.09 m/seg 0.0249 m

tuberia canal

b) Pérdida por rejilla ¿Hay rejilla? NO h2 = K Vn^2/2g K : Coeficiente de perdida por rejilla An : Area neta de paso entre rejillas Ag : Area bruta Vn: Velocidad a traves del área neta K = 1.45 - 0.45 (An/Ag) - (An/Ag)^2 An = 0.69 Ag = 0.81 K= 0.345 Vn = 2.902 m/seg h2 = 0.1481 m h2 = 0.0000 m c) Pérdida por entrada

al sifon

punto 2

por transicion

h3 = Ke V^2/2g Tipo entrada

Ke

Compuerta en pared delgada

1

contracción suprimida en los lados y en el fondo Para entrada con arista en

0.5

angulo recto Con arista ligeramente

0.23

redondeada Con arista completamente

0.1 0.004

redondeada Abocinada circular

Entrada con arista en angulo recto K= 0.1 V= 2.47 m/seg h3 = 0.031 m d) Pérdida por fricción h4 = f L V^2 / (D 2 g) f= L= D= h4 =

perdida solo tuberia

0.025 49 m 1.016 m 0.374 m

Con este valor

n= 0.013 R = D/4 0.25 h4 = SL = (Vn/R^(2/3))^2 x L h4 = 0.313288 e) pérdidas por cambio de dirección h5 = Kc ( Ang V^2 / 90 x 2g)^0.5 Ang 15 Kc = Coeficiente para codos comunes Kc = 0.25 h5 = 0.0568 m ¿Cuantos codos? 2 h5 = 0.063 m

0.03

f) Pérdida por transición de salida h1s = 0.2 (V5^2 - V6^2)/2g V5 = 2.47 m/seg V6 = 1.09 m/seg h1s = 0.0499 m g) Pérdida por válvulas No se considera por ser muy pequeña h) Perdida por salida Forma práctica = 2 he = 2 h3 hs = 0.062 m Pérdidas totales = hT hT = h1e+h2+h3+h4+h5+h1s hT = hT seguro = ht *1.1

0.605 m 0.666 m

< MUY BIEN

Dif Cotas 0.69 m

El conjunto de pérdidas es absorbido por la diferencia de cotas

9.659 3.737279938

2.5845