miércoles, 2 de abril de 2008

Diseño de un Sifón Hidráulico en el Perú

En esta oportunidad y como antes lo había ofrecido, se presenta el Proyecto de Irrigación Yaurihuiri, el cual se trata de un proyecto pre profesional a cargo de Benjamín Enrique de la Cruz Lucho, hecho en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos para optar por el titulo de Ingeniero Mecánico de Fluidos, hecho en Lima- Perú año 2005

Este proyecto con siste en el diseño Hidráulico de un Sifón - Acueducto en Ccochancay.

El proyecto está dividido en 5 capítulos en los cuales está claramente descrito en cada una de sus partes.

Está en archivo pdf, y sólo se tiene que hacer un click en los URL que aparecen a continuación, cada uno tiene un capítulo, los cuales están ennumerados correctamente del I al V:



http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/monografias/basic/cruz_lb/cap1.pdf

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/monografias/basic/cruz_lb/cap2.pdf

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/monografias/basic/cruz_lb/cap3.pdf

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/monografias/basic/cruz_lb/cap4.pdf

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/monografias/basic/cruz_lb/cap5.pdf

Nota si los URL no funcionan pueden bajarlo del URL principal, sólo tienen que clickar en donde dice PDF y el archivo aparecerá en una nueva ventanta:

http://sisbib.unmsm.edu.pe/Bibvirtual/monografias/Basic/cruz_lb/contenido.htm

viernes, 28 de marzo de 2008

DISEÑO DE UN SIFÓN NORMAL, ejemplo

  • Diseñar un sifón normal de P.V.C para extraer 1 lts/s de agua en la ciudad universitaria, que funcione hasta la máxima altura crítica y mínima carga posible.


Para el diseño se asumirán los siguientes datos:

- La longitud total de la tubería es igual a 5.22 metros.
- La longitud de succión es igual a 0.50 metros.
- La temperatura de diseño será la crítica, es decir 15ºC-20ºC.
- En lo que respecta a los accesorios se han considerado los siguientes:
- Válvula de globo
- Dos codos de 90º
- Adaptadores
- Una té
- Tapón macho de 1” y ½”


El material que se ha creído conveniente utilizar es tubería de PVC simple por su menor costo

Datos:
- Los datos con los que se cuentan son:
- El caudal que se debe de transportar es igual a 1lt/s.
- La presión atmosférica local es igual a 7242.20 kg/cm2

DISEÑO

Suponiendo tubería larga y carga de velocidad despreciable

(Ref. Apuntes Mecanica de Fluidos II)

Reemplazando datos se tiene:


Para f = 0.014 se tiene que D = 0.0175 m
Luego:


Del diagrama de Moody obtenemos:

Referencia:

Gilberto Sotelo Ávila, “Hidráulica General”, Pág 282, Edit. LIMUSA. S. A., 1° Edición, 1974, México


Luego de la ecuación (1) se tienen que el valor del nuevo diámetro es:



con este nuevo valor del diámetro se vuelve a calcular el valor del número de Reynolds y de la rugosidad relativa.


Del diagrama de Moody se obtiene que



Luego el valor del diámetro es


valor que se halla comprendido entre los diámetros de

Tomamos el diametro:



La pérdida local será:



La pérdida por fricción será:


Como se trata de una tubería corta, por lo que se tiene que aumentar el diámetro de ésta, es así que el nuevo diámetro elegido será: D=1"

Entonces el nuevo número de Reynolds es:


Su rugosidad relativa es:


Del diagrama de Moody se obtiene que




Con esto el valor de H es:



Con esto el valor de Q es:






DISEÑO






- Longitud total de la tubería 6.00 m.
- El valor de H es 5.08 m.

martes, 25 de marzo de 2008

Ejemplos de Sifones

Aqui se muestran algunas fotos de los sifones que se han construido en el mundo, aunque son muy pocas, espero que pueda servirles de algo.

SIFÓN DE ALGECIRAS

Longitud: 401 m. Doble tubería de hormigón con camisa de chapa D.I.: 1,80 m.

Número de portasifones: 2





Chaco - Tapenagá - Obras complementarias




Sifón Pe.A.D.
Tomado de:
Sifón de Orihuela




Los Tubos del Trascase cruzan la Vega Baja del río Segura en Orihuela

(Foto: Pablo Riquelme)

Tomado de:

sábado, 22 de marzo de 2008

Construcción de un sifón de laboratorio

Un sifón es un artilugio hidráulico que se utiliza para transvasar un líquido de un recipiente a otro. Consiste simplemente en un tubo que pone en contacto los dos recipientes, este tubo lo construimos uniendo pajitas hasta que consigamos la medida adecuada.


Materiales


  • Pajitas con codo

  • Jeringuilla

  • Vaso con agua

  • Vaso vacío

Procedimiento

Necesitamos construir una "tubería" en forma de U, insertando una pajita en otra, esto se consigue fácilmente si calentamos el extremo de una de ellas para que se ablande el plástico (con agua caliente o acercando suavemente a una llama con cuidado de no quemar la pajita). Doblamos los codos de la pajita hasta tener la forma deseada.

Llenamos un vaso con agua y lo colocamos al lado del otro vaso vacío. Con la jeringuilla llenamos totalmente el tubo que hemos hecho con las pajitas, evitando que dentro queden burbujas de aire. Tapamos con los dedos los extremos y colocamos en forma de U invertida, con cada extremo en uno de los vasos.

Inmediatamente el agua empieza a fluir del vaso lleno al vaso vacío, hasta que los niveles de líquido en ellos sean iguales. Cambiando la altura de los vasos podemos transvasar el líquido cuantas veces queramos, solo tendremos la precaución de que no entre aire en el tubo.


Obtenido en:

http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/practica2/pajita/sifon/sifon.htm

Patrimonio inmueble de Luco de Jiloca


Sifón construido a comienzos del siglo XVI para salvar el cauce del río Pancrudo.

LOCALIZACIÓN: Latitud: 4536999; Longitud: 641992. Acceso: En la desembocadura del Pancrudo junto al Jiloca. A escasos metros del puente romano aguas arriba.


DESCRIPCIÓN DEL ELEMENTO: Sifón construido a finales del siglo XV para salvar el cauce del río Pancrudo por la acequia molinar de Luco de Jiloca. Consta de un pequeño cubo de sillería como entrada de agua y un paso subterráneo realizado a partir de grandes sillares.

SITUACIÓN JURÍDICA Y RECOMENDACIONES: Propiedad: Pública. Categoría monumental: B.I. a proteger. Observaciones protección: Incluido dentro de la zona de protección del puente romano (BOA 30-04-2001). A pesar de ello sería interesante otorgarle cierta protección local. Categoría recomendada: B.I.Municipal.

CONSERVACIÓN: Estado de conservación: Conserva estructuras y contexto interno original; Valoración: Moderada. Deterioro de elementos periféricos o secundario.


Informacion obtenida de:


EL SISTEMA DE SIFÓN EN EL ACUEDUCTO ROMANO

Grandiosa obra de ingeniería y arquitectura, digna de admiración; es el sistema de acueductos romano, que se encargaba de abastecer las ciudades más importantes del antiguo imperio. Se piensa que las construcciones se levantaron a principios del siglo I D.C. hasta principios del siglo II, pero respecto a su cronología de construcción no existe una unidad de criterios.


El sifón se entiende como un tubo que transporta un líquido desde un nivel hasta otro, por lo tanto el líquido asciende por una bomba o por otra fuerza dando paso a que la presión atmosférica de la superficie del estanque originario mantiene el líquido en movimiento. Esto se puede observar claramente por ejemplo, cuando introducimos un tubo en él deposito de la gasolina de un carro y aspiramos por el otro extremo y volcamos rápidamente el tubo en otro recipiente el cual se encuentra más bajo que la superficie del líquido de la gasolina, entonces la gasolina fluirá.

La estructura romana se denomina entonces, sifón invertido, en donde el líquido tiene por lo tanto un recorrido similar a una U, pero en el acueducto había que tener en cuenta las pérdidas de altura que sufría el líquido al pasar por la tubería debido a la fricción. Por lo tanto, el extremo receptor era un poco más bajo que el extremo de arranque.


1. ACUEDUCTO DE SEGOVIA, posee una longitud de 728 m y una altura máxima de 28.50 m, a los que se le añaden 6m de cimientos en el tramo principal. Construido con arcos de medio punto, en dos ordenes de arquería.


Estos sifones, al parecer, fueron construidos en las afueras de Roma, en especial en Francia, estos sifones llevarian una presion considerable en sus tuberías.

En 1875, el ingeniero francés Eugène Belgrand, ensayó unas réplicas de las tuberías y encontró que resistían hasta 18 atmósferas. Este sifón habría sido capaz de reemplazar más de tres puentes de Gard.


2. DEPÓSITO Y RAMPA, señalaban el arranque del sifón en el acueducto de Gier, uno de los cuatro que servían el Lugdunnum romano (la moderna Lyon) El depósito distribuía el agua, que llegaba a través de un canal abierto hasta el final, en nueve tuberías pequeñas de plomo.


3. Se preparaban las tuberías del sifón, curvando una hoja de plomo alrededor de un núcleo de madera. El núcleo se retiraba; la junta, en la parte superior, se martillaba o soldaba para producir un cierre hermético, tal como se ilustra, la sección de la tubería era oval o periforme.

Al parecer las tuberías se construían aproximadamente de 3 m y su diámetro estaba entre 25 y 27 cm. Estas bajaban por una rampa hasta el suelo en donde se enterraban un metro de profundidad para protegerlas del sol. Luego se extendían por un puente bajo para aplanar un poco la base U del sifón, amortiguando así la caída del agua. Posteriormente estas volvían a subir hasta otro depósito situado un poco más bajo debido a las pérdidas de fricción. Esta diferencia es denominada gradiente hidráulico.

Los cuatro acueductos que abastecían a Lyon estaban dotados de varios sifones; entre ellos se encuentran Mont de´Or, Gier, Craponne y Brevenne. Hasta los acueductos cortos, con saltos de agua moderados, podían requerir varios sifones; este número de sifones lo daba el número de valles profundos que el acueducto debía pasar. Con un salto de agua de 90 metros, el acueducto de Mont d´Or contó con dos sifones; cuatro necesitó el acueducto de Gier, de pendiente suave aunque su salto total cubría 110 metros. Craponne tenía un salto de agua brusco de 420 metros y dos sifones, uno de ellos de magnitud impresionante. El acueducto de Brevenne se deslizaba entre cascadas y planicies, y aunque caía 350 metros, sólo necesitó un sifón.


El volumen de agua repartida por los cuatro acueductos de Lyon, se estima en 80.000 metros cúbicos diarios, mientras el sistema de puente que servía a Roma aportaba entre 700.000 y 1.000.000 de metros cúbicos diarios. Hay que tener en cuenta que estas cifras son exageradas para los sistemas actuales, pero esto es debido a que en los sistemas antiguos no se tenían sistemas de grifos y el agua corría libremente, el flujo mantenía constantemente las alcantarillas permanentemente llenas.

4. SIFÓN ROMANO, a. El sifón invertido hace el recorrido en U, la fuerza del agua adquiría un valor importante en el codo, por lo cual los romanos reforzaban en ese punto las tuberías y lo empotraban, el puente amortiguaba la caída del agua desde el depósito de distribución. El depósito receptor era más bajo que la cabecera, debido a la resistencia (fricción), que oponían las tuberías. b. El sifón de Beaunant, del sistema de Gier, muestra la escala y gradientes reales.



Tomado de:
Alejandra Mesa Velásquez



viernes, 21 de marzo de 2008

Aplicaciones

En instalaciones hidráulicas en edificios

La aplicación más común de los sifones es en los desagües de fregaderos, lavabos, inodoros, etc, para evitar que el mal olor de las cañerías ascienda por los desagües. Consiste en un tubo en forma de "S" tumbada, de manera que, al desaguar, se llena la primera curva del tubo y la segunda actúa como un sifón, vaciando la primera hasta que el nivel de agua baja y entra algo de aire. En este momento, el sifón deja de funcionar y retrocede el agua que está en la parte ascendente entre las dos eses, llenando la primera curva del tubo y aislando el desagüe de los gases de la cañería. Actualmente, se suelen llevar todos los desagües a un sifón común, llamado "bote sifónico".
En aparatos electrodomésticos

La toma de lejía y suavizante de las lavadoras suele ser un sifón. El suavizante está en su cubeta y no alcanza la parte superior del sifón, pero cuando se abre la válvula de entrada de agua, el nivel sube, comenzando el sifonamiento, que no se interrumpe hasta haber vaciado el depósito de suavizante.
El sifón es la parte de la tubería de desagüe de los lavabos y fregaderos que se obstruye con más facilidad.
Este elemento esencial de fontanería está formado por un tubo en forma de 's' acostada que lleva un tapón enroscado en la parte más baja.
Como descargador de seguridad en canales

Aprovechando las carácterísticas hidráulicas de los sifones, estos son más eficientes que los vertederos libres para descargar el agua que, por alguna maniobra equivocada aguas arriba, podría desbordarse de un canal provocando cuantiosos daños a las estructuras, por ejemplo, de canales de riego.
Para alimentar surcos de riego

Es un sistema bastante utilizado puesto que permite retirar el agua desde el canal terciario de riego sin dañar el canal mismo, que generalmente es de tierra. Generalmente estos sifones son de PVC flexible, de un diámetro de entre 2" y 3".
Para atravesar depresiones en el terreno
En esta aplicación en realidad se utiliza lo que comúnmente se llama sifon invertido. Si un canal se encuentra a su paso con una depresión del terreno natural que obligaría a construir un terraplen muy elevado, muy frecuentemente es más conveniente interrumpir el canal con un tubo en forma de "U", atravesando así la depresión y retomando luego el canal cuando el terreno vuelve a tener una cota adecuada. En este caso el funcionamiento hidráulico se basa simplemente en el "principio de los vasos comunicantes.
Obtenido de:

Sifon experimental

A continuación se muestra un video de un sifón en forma experimental, para comprobar su funcionamiento, en laboratorio.



Tomado de:

http://www.altavista.com/video/detail?catalog=video&oid=1094280899&backurl=%2Fvideo%2Fresults%3Fitag%3Dody%26mvf%3Dmpeg%26mvf%3Davi%26mvf%3Dqt%26mvf%3Dmsmedia%26mvf%3Drealmedia%26mvf%3Dflash%26mvf%3Dother%26mvd%3Dall%26q%3Dsifon&q=sifon

Cálculo Hidráulico de un Sifón

Para el procedimiento del diseño de un sifón (en este caso invertido) se procede de la siguiente manera:


En los puntos 1 y 2 aplicaremos la ecuacion de la energía:



Se debe cumplir que H debe ser mayor que la suma de todas las pérdidasque se generen en el sifón.

Tomado del Proyecto de:

De la Cruz Lucho, Benjamin Enrique. Diseño Hidráulico del Sifon Acueducto Ccochanccay Proyecto de Irrigacion Yaurihuiri-2005. Universidad Nacional Mayor de San Marcos.

Nota: El proyecto entero será subido en archivo PDF en la siguiente semana, esperamos que la UNC apoye para poder hacer los links respectivos.

Teoría del sifón

Sifón
Un sifón está formado por un tubo, en forma de "U" invertida (en el caso de sifon normal) , con uno de sus extremos sumergidos en un líquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. Para que el sifón funcione debe estar lleno de líquido, ya que el peso del líquido en la rama del desagüe es la fuerza que eleva el fluido en la otra rama.
El sifón ya era conocido por los romanos que lo utilizaban en sus acueductos.

Sifón Normal


Sifón Invertido

Tomado de:

El siguiente dibujo muestra un sifón funcionando normalmente:


El punto A siempre debe quedar por encima del punto B. Esto evita que el sifón se descebe. El punto C es una pequeña perforación con una llave (de las de aire) acoplada que permite que podamos succionar para extraer el aire y que el sifón comience a funcionar. Lógicamente esto sólo es necesario hacerlo para poner por primera vez el sifón en marcha, ya que si funciona bien, nunca debe quedarse el tubo en "U" invertida vacío de agua.

Es conveniente acoplarle una llave de paso para poder evitar posibles ruidos en el sifón.

El punto D marca el nivel máximo de recipiente. En realidad es el máximo y el que siempre va a tener. Nunca va a estar por debajo porque entonces nos estaría faltando agua. Todo el borde superior de la caja que va dentro del recipiente debe tener forma de castillo para evitar la entrada al sifón de restos.

La diferencia entre el nivel que alcanza el agua en la caja interior y exterior del overflow box la determina la capacidad de succión que tiene la "U" invertida. Cuanto más ancha y larga sea mayor será esta capacidad.

El dibujo representa un sifón que descarga agua por encima de una presa.

La altura total en la sección 1 es:




miércoles, 19 de marzo de 2008

Sean bienvenidos

Sean bienvenidos a esta pequeña presentacion, en la cual trataré sobre el tema de los sifones, el cual es de mucha importancia para nuestra carrera de ingeniería civil, esperando enriquecer un poco más los conocimientos en clase y que posteriormente sirva a los futuros estudiantes al igual que a mi y a mis compañeros.