Post on 01-Feb-2016
description
UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLUVIAL
TAREA #3
ASESOR:
ING. JUAN ALONSO VILLALÓN CUETO
PRESENTA:
Juan Carlos Rodríguez Vázquez
1116899G
SEMESTRE: 9no
SECCION: 05
FECHA DE ENTREGA:
12 de Octubre de 2015
Morelia, Michoacán 10 de Octubre de 2015
Introducción.................................................................................................................1
Sifón Normal................................................................................................................2
Sifón Invertido.............................................................................................................3
Partes del Sifón Invertido...................................................................................................4
Tipos de Sifones Invertidos...............................................................................................6
Hidráulica del sifón.............................................................................................................7
Conclusión...................................................................................................................8
Introducción
En el recorrido de un canal o una red de alcantarillado, pueden presentarse
diversos obstáculos como son: depresiones del terreno, quebradas, fallas
geológicas, cursos de agua, vías de comunicación, entre otras. Este problema
puede ser solucionado a través de la implementación de un sifón.
Los sifones son estructuras hidráulicas que se utilizan en canales para conducir el
agua a través de obstáculos tales como un rio, una depresión del terreno u otro
canal.
Otra definición de sifón es la siguiente; Un sifón es una estructura utilizada para
atravesar depresiones o vías de comunicación cuando el nivel de la superficie libre
del agua del canal es mayor que la rasante del cruce, los sifones se apoyan
directamente en las laderas de la depresión, siguen el perfil del terreno y solo
aprovechan la carga del agua para el movimiento del flujo.
Podemos diferenciar dos tipos de sifones en cuanto al principio de su
funcionamiento: Sifón (Normal) y Sifón invertido, los cuales se describen a
continuación:
JUAN CARLOS RODRÍGUEZ VÁZQUEZ 5ta sección 9no semestre 1
Sifón Normal
Llamado simplemente sifón por la mayoría de los autores, conduce el agua
pasando sobre el obstáculo y su funcionamiento se debe a la presión atmosférica
que actúa en la superficie del agua a la entrada; para iniciar su funcionamiento es
necesario producir el vacío en el interior del conducto. Entonces la diferencia de
presión entre la entrada y en el interior del conducto hace que el agua fluya en
sentido ascendente al llegar a la cresta, el agua cae por gravedad hacia la rama
derecha dejando un vacío en la cresta lo que hace que el flujo sea continuo
mientras no se introduzca aire en el conducto, por esta razón la entrada al sifón
debe estar siempre ahogada.
JUAN CARLOS RODRÍGUEZ VÁZQUEZ 5ta sección 9no semestre 2
Sifón Invertido
Llamado así por su posición respecto al sifón normal conduce el agua pasando
bajo el obstáculo. El principio de su funcionamiento es diferente, en este tipo, el
agua fluye exclusivamente por la acción de la gravedad, por el principio de los
vasos comunicantes, el agua trata de alcanzar el mismo nivel en las dos ramas.
Se ve que en este tipo de sifón no es necesario producir el vacío dentro del
conducto.
El sifón invertido es una obra de costo relativamente elevado y presenta
dificultades de limpieza y desobstrucción.
Los sifones invertidos están conformados por dos o más tuberías, dependiendo
del caudal de diseño que se requiera conducir. Estas tuberías deben constar de
facilidad de limpieza.
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 o es posible resolver de otra manera el problema de paso
de depresiones.
JUAN CARLOS RODRÍGUEZ VÁZQUEZ 5ta sección 9no semestre 3
Partes del Sifón Invertido
Un sifón invertido completo consta de las siguientes partes:
1.- Desarenador o depósito de azolves. Consiste en una o varias compuertas
deslizantes colocadas en una de las partes laterales, que descargan a un canal
con pendiente superior a la del propio canal. Conviene localizarlo antes de la
transición de entrada.
2.- Desagüe de excedencias o limitador de gasto. 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.
3.- Compuerta de emergencia y rejilla de entrada. Por facilidad de construcción se
localizan a la entrada del conducto, o sea al finalizar la transición de entrada. La
compuerta de emergencia consiste en una o varias compuertas deslizantes de
agujas de madera que corren sobre ranuras hechas en las paredes laterales o en
viguetas de hierro y que en un momento determinado pueden cerrar la entrada al
conducto para hacer limpieza o reparaciones al mismo tiempo.
4.- Transición de entrada. Como en la mayoría de los casos, la sección del canal
es diferente a la adoptada en el conducto, es necesario construir una transición de
entrada y otra de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda.
5.- Conducto. Forma la parte más importante y necesaria de los sifones. Se
recomienda profundizar el conducto dejando un colchón mínimo de 1m en las
laderas y 1.5 m en el cruce del cauce para evitar probables fracturas que pudieran
presentarse debido a cargas excesivas como el paso de camiones o tractores.
JUAN CARLOS RODRÍGUEZ VÁZQUEZ 5ta sección 9no semestre 4
6.- Registro para limpieza y válvula de purga. Se coloca en la parte más baja de
los conductos, permite evacuar el agua que se quede almacenada en el conducto
cuando se para el sifón, para su limpieza o reparación y consistirá en válvulas de
compuertas deslizantes de las dimensiones que se estime conveniente de acuerdo
con el caudal a desalojar. Se puede usar para desalojar lodos. Estas válvulas se
protegen por medio de un registro de tabique o concreto que llega hasta la parte
superior del terreno. Deben abrirse gradualmente para evitar aumentos de
velocidades fuertes en la tubería.
7.- Transición de salida
No siempre son necesarias todas las partes indicadas pudiendo suprimirse
algunas de ellas.
JUAN CARLOS RODRÍGUEZ VÁZQUEZ 5ta sección 9no semestre 5
Tipos de Sifones Invertidos
Los principales tipos de sifones son los que se mencionan a continuación:
Ramas Oblicuas. Se emplean para cruces de obstáculos, para lo que se cuenta
con suficiente desarrollo y en terrenos que no presenten grandes dificultades de
ejecución.
Pozo vertical. Con una o dos ramas verticales, son preferidos para
emplazamientos de poco desarrollo en caso de grandes dificultades constructivas.
Debido a sus características de fácil y reducido espacio son muy aconsejables.
Ramas verticales. Lo mismo que los pozos verticales.
JUAN CARLOS RODRÍGUEZ VÁZQUEZ 5ta sección 9no semestre 6
Con cámaras de limpieza. Tiene su aplicación en obras de cruce de vías
subterráneas.
Hidráulica del sifón
El sifón invertido presenta aproximadamente una forma de U interconectada son
dos cámaras. En su entrada existe una cámara cuya función es orientar el flujo
hacia el sifón propiamente dicho y a su salida otra cámara que permite guiar el
flujo efluente hacia el colector de aguas abajo. Entre estas cámaras, el
escurrimiento se produce por gravedad, en conducto forzado (a presión hidráulica
o sea a tubo lleno), siendo por lo tanto el nivel de agua en la cámara de entrada
superior al de la cámara de salida.
La conexión entre las dos cámaras, del sifón propiamente dicho, puede ser a
través de dos o más conductos. Los conceptos hidráulicos aplicables, son por
tanto, aquellos que corresponden a conductos forzados con pérdida de carga igual
a la diferencia de niveles entre la entrada y la salida.
JUAN CARLOS RODRÍGUEZ VÁZQUEZ 5ta sección 9no semestre 7
Conclusión
El sifón invertido surge como solución a la necesidad de burlar un obstáculo
topográfico y conducir un fluido mediante una tubería a presión, diseñándose
como una tubería simple.
Es notable la utilidad que tiene este tipo de estructuras no solo porque resuelve el
problema de realizar grandes tramos de canal cuya construcción demandaría
mayores costos elevando el monto del proyecto.
Los sifones invertidos son usados para transportar agua proveniente de canales
por debajo de carreteras y vías de tren debajo de ríos y quebradas, etc.
Los estudios económicos y las consideraciones topográficas, geológicas e
hidrológicas, determinará la factibilidad de usar o no este tipo de estructura.
JUAN CARLOS RODRÍGUEZ VÁZQUEZ 5ta sección 9no semestre 8