Sifones

INDICE DEFINICION  TIPOS DE SIFONES  CLASES DE SIFONES  HIDRÁULICA DEL SIFÓN  PERDIDAS DE CARGAS 

I. II. III.



FORMULA HAZZEN WILLIAMS FORMULA DE MANNING OTROS CALCULOS

PENDIENTES O INCLINACIONES

MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN  VELOCIDADES  DIÁMETRO MÍNIMO  NÚMERO DE TUBERÍAS  PERFIL DEL SIFÓN  CÁMARAS DE INSPECCIÓN  VENTILACIÓN  EJERCICIO  GALERIA  PRESUPUESTO 

SIFONES 

Los sifones son estructuras hidráulicas que se utilizan en canales para conducir el fluido a través de obstáculos tales como un rio, una depresión del terreno u otro canal.

TIPOS 

Podemos diferencias dos tipos de sifones en cuanto al principio de su funcionamiento : Sifón (normal) y Sifón invertido.

SIFON (NORMAL) 

Su funcionamiento se debe a la presión atmosférica que actúa en la superficie del agua a la entrada, la diferencia de presiones gracias al vacio hace que el agua fluya en sentido ascendente y termine cayendo al otro extremo por efecto de la gravedad.

SIFÓN INVERTIDO

•

Un sifón invertido es una estructura utilizada para pasar por debajo de un obstáculo, a diferencia del sifón normal este funciona únicamente por efecto de la gravedad •ASPECTOS GENERALES

ASPECTOS GENERALES



El sifón invertido es una obra de costo relativamente elevado y presenta dificultades de limpieza y desobstrucción, razón por la cual debe ser utilizado solamente después de un estudio comparativo con otras alternativas.



Siempre que sea posible se debe evitar el uso de sifones invertidos por los grandes inconvenientes que representa su conservación y mantenimiento, sin embargo muchas veces no es posible resolver de otra manera el problema de paso de depresiones.

CLASES DE SIFONES RAMAS OBLICUAS  POZO VERTICAL Y RAMAS VERTICALES  CON CÁMARAS DE LIMPIEZA 

CLASES DE SIFONES a)

Ramas oblicuas:

Se emplea para cruces de obstáculos, para lo que se cuenta con suficiente desarrollo y en terrenos que no presenten grandes dificultades de ejecución.

b)

Pozo Vertical:

c)

Ramas Verticales

Estos dos tipos se caracteriza con una o dos ramas verticales, son preferidos para emplazamientos de poco desarrollo o en caso de grandes dificultades constructivas. Debido a sus características de fácil limpieza y reducido espacio, son muy aconsejables.

d)

Con cámaras de limpieza:

Son aquellas se que aplican en obras de cruce de vías subterráneas.

Hidráulica del sifón: El sifón invertido, presenta aproximadamente una forma de “U” interconectada con dos cámaras.

En su entrada existe una cámara cuya función es orientar el flujo hacia el sifón propiamente dicho

A su salida otra cámara que permite guiar el flujo efluente hacia el colector aguas abajo.

La conexión entre las dos cámaras, puede ser a través de dos (2) o más conductos. Los conceptos hidráulicos aplicables, son por tanto, aquellos que corresponden a conductos forzados con perdida de carga igual a la diferencia de niveles entre la entrada y la salida.

Perdidas de Cargas: Para los cálculos de perdidas de carga distribuida, se recomienda:

 El

uso de la fórmula universal: Con el coeficiente de rugosidad uniforme equivalente K = 2mm.

 El

uso de la formula de Hazen Williams: h = 10,674 * [Q1,852/(C1,852* D4,871)] * L

h: pérdida de carga o de energía (m) Q: caudal (m3/s) C: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m)

Se recomienda un coeficiente de C = 100. «en ladrillo de saneamiento.»

COEFICIENTE DE HAZEN-WILLIAMS PARA ALGUNOS MATERIALES Material

C

Material

C

Asbesto cemento

140

Hierro galvanizado

120

Latón

130-140

Vidrio

140

Ladrillo de saneamiento

100

Plomo

130-140

Hierro fundido, nuevo

130

Plástico (PE, PVC)

140-150

Hierro fundido, 10 años de edad

107-113

Tubería lisa nueva

140

Hierro fundido, 20 años de edad

89-100

Acero nuevo

140-150

Hierro fundido, 30 años de edad

75-90

Acero

130

Hierro fundido, 40 años de edad

64-83

Acero rolado

110

Concreto

120-140

Lata

130

Cobre

130-140

Madera

120

Hierro dúctil

120

Hormigón

120-140

 Para

la fórmula de Manning: h = 10,3 * n2 * (Q2/D5,33) * L

h: pérdida de carga o de energía (m) n: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: diámetro interno de la tubería (m) Q: caudal (m3/s) L: longitud de la tubería (m)

Se recomienda el valor de n = 0,013. «Revestimiento bituminoso»

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING DE MATERIALES Material

n

Material

n

Plástico (PE, PVC)

0,006-0,010

Fundición

0,012-0,015

Poliester reforzado con fibra de vidrio

0,009

Hormigón

0,012-0,017

0,010-0,011

Hormigón revestido con gunita

0,016-0,022

Acero

Hierro 0,015-0,017 galvanizado

Revestimie nto 0,013-0,016 bituminoso

A.

En cámara de entrada al sifón:

La pérdida de carga He, la entrada por un cambio de rasante en solera de borde agudo es:

B.

Pérdida de altura potencial Hp:

Debido al incremento de velocidad al pasar de V1 en el colector de llegada (que no funciona en carga) a V2 velocidad del agua en el sifón, es:

Perdida de carga en el sifón: Existen 2: C.

I.

Perdida debido a los codos (ángulos)

II.

Perdida debido al rozamiento de las paredes para una longitud del sifón

D.

En cámara del sifón:

La pérdida se debe a la disminución de la velocidad al pasar de la del sifón a la del colector aguas abajo. El incremento de energía correspondiente, expresado en altura es:

Valor no computable que queda como factor de seguridad. donde:  A3: Área de la sección mojada del colector de salida  A2: Área de la sección del sifón Por lo tanto la perdida total será:

Pendientes o Inclinaciones: El

sifón invertido descendente debe tener una pendiente de 1:1 a 1:3; mientras que el ascendente debe tener una inclinación de 1:2.5 a 1:7. Para una fácil limpieza es conveniente que la parte que queda debajo del obstáculo que une las ramas ascendente y descendente tenga una ligera pendiente de 1:100 a 1:1 000.

Material de Construcción: Pueden ser utilizados tubos de: Hierro fundido dúctil Hormigón armado



Acero

Plástico

Sin embargo es más frecuente el uso de hierro fundido dúctil por su facilidad de instalación.  En los casos en que el sifón es construido sobre lechos o cursos de agua, se debe verificar su peso o anclar las tuberías, para evitar su flotación, condición que puede ocurrir durante el período de construcción o cuando el sifón es vaciado para reparaciones.  Los tubos livianos generalmente llevan una envoltura de cemento para evitar la flotación y su desplazamiento sirviendo además esta envoltura para su protección.

Velocidades: Para obtener una buena auto-limpieza en el sifón invertido, la velocidad del líquido en su interior, debe ser como mínima de 0,90 m/s, que además de impedir la sedimentación del material sólido (arena) en la tubería, es capaz de remover y arrastrar la arena depositada.



Para caudal mayores: Un criterio racional para el dimensionamiento puede ser la imposición de que dar una velocidad mayor o igual a 0,90 m/s para el caudal máximo de aguas residuales de un día cualquiera.

 Para caudales menores: La imposición de una velocidad mínima de 0,90 m/s recomendada para los caudales mínimos de aguas residuales, no es un criterio adecuado de dimensionamiento y conduce a valores excesivos de pérdidas de carga en el sifón para los caudales máximos.

Diámetro mínimo: Considerando que para tuberías de menor dimensión es mayor la posibilidad de obstrucción, es recomendable que el diámetro mínimo del sifón tenga un valor similar al fijado para los colectores. Por tanto se recomienda un diámetro de 150 mm (6 plg) como diámetro mínimo.

Número de tuberías: El sifón invertido debe tener, como mínimo dos líneas, a fin de hacer posible el aislamiento de una de ellas sin perjuicio del funcionamiento, cuando sea necesaria la ejecución de reparaciones y desobstrucciones. En el caso de existir grandes variaciones de caudal, el número de líneas debe ser determinado convenientemente para garantizar el mantenimiento de la velocidad adecuada a lo largo del tiempo.

Perfil del sifón: La definición del perfil del sifón se tiene en cuenta dos aspectos; la facilidad de limpieza y las perdidas de cargas.

Cámaras de inspección: 

Cámara de ENTRADA:



La cámara de entrada debe ser proyectada de manera que oriente el escurrimiento hacia las tuberías que constituyen el sifón propiamente dicho, debe prever además dispositivos que permitan:

a)El aislamiento de cualquiera de las líneas para su limpieza b)El desvío del caudal afluente para cualquiera de las líneas, aisladamente o en conjunto con otra c)El desvío o by - pass directamente para un curso de agua o galería. d)La entrada de un operador o equipos para desobstrucción o agotamiento



Cámara de SALIDA: 

Debe ser también adecuadamente proyectada de modo de permitir la inspección, el aislamiento y la limpieza de cualquier línea del sifón. Las soleras de los tubos afluentes y de la tubería de salida quedarán rebajadas, en relación a la tubería de llegada en la cámara de entrada, en 1/3 del valor correspondiente a la pérdida de carga a lo largo del sifón, más las pérdidas localizadas.



Las cámaras de entrada y salida deben ser proyectadas con dimensiones adecuadas, de modo que permitan el acceso y movimiento de personas y equipos, en forma cómoda durante las operaciones que se realicen en las mismas.

Ventilación: Considerables cantidades de aire y gases son arrastradas por el escurrimiento de aguas residuales en los colectores que funcionan en lámina libre. En cambio, éste flujo es interrumpido en la cámara de salida del sifón, ya que el escurrimiento en el sifón se efectúa en conducto forzado. Debido a esa interrupción, se produce una acumulación de aire y gases que origina una presión positiva en la cámara de entrada, y puede provocar el escape de gases con olor desagradable a través de orificios y aberturas en las tapas de acceso a las cámaras.

Una solución seria interconectar las cámaras de entrada y salida por medio de una tubería, de modo que los gases sean transferidos para la cámara de salida y arrastrados por el flujo de aguas residuales aguas abajo del sifón.

PLANTA DE SIFON INVERTIDO CORTE LONGITUDINAL SIFON INVERTIDO CORTE TRANSVERSAL DE LA CAMARA DE ENTRADA

Construcción Sifón Centroaguas realiza la construcción del sifón invertido río Tuluá (descargaryoutube.com).mp4  Construcción segunda linea SIFON VIRU - ATA Ingenieros (descargaryoutube.com).mp4 

Descripción: Construcción sifón invertido río Tulua Inversión Total: $ 720.331.331 Fecha Inicio: Octubre 2010 Fecha Entrega: Septiembre del 2012 Generación de empleo: 10 personas Beneficios: Encausar las aguas provenientes de la margen derecha del rio Tuluá, hacia la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales PTAR, para su respectivo tratamiento. 

BIBLIOGRAFIA 

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http://200.105.194.245/__ucp/agua_saneamiento/NORMAS/ NB%20688%20AlcSan%20%20abr2007/NB688%20AlcSan%20REGLAM%20RT-06.pdf http://www.buenastareas.com/ensayos/Tipos-De-SifonesHidr%C3%A1ulicos/5540516.html http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/05/camaras-visitablessifones.html