Diseño de Sifon

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<p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - BellavistaINDICE GENERAL DISEO DE SIFN 1 .- DISEO DE CMARA DE INGRESO A.- TRAMO DE INGRESO B.- TRASICION - ENTRADA 2 .- DISEO DE SIFN INVERTIDO 2.1.- CRITERIOS DE DISEO A) B) C) VELOCIDADES. CAUDALES PERDIDAS DE CARGA</p> <p>Jan</p> <p>2.2.- CARACTERSTICAS HIDRULICAS DEL SIFN: 2.3.- PROCEDIMIENTOS DE CALCULO 1.2.3.4.5.6.7.Caudal de Diseo del Sifn Calculo del Dimetro Perdida en la entrada Perdida en la Salida: Perdidas Por Friccin Perdidas en Codos Perdidas Total en el Sifn.</p> <p>3 .- DATOS DEL PERFIL HIDRULICO 4 .- DISEO DE ANCLAJES 4.1.- DATOS GENERALES 4.2.- ANCLAJE N 01 4.3.- ANCLAJE N 02 4.4.- ANCLAJE N 03 4.5.- ANCLAJE N 04</p> <p>_______________________________________________________________________________________Proyecti sta: Ing Americo Serrano Serrano Indice General, Pg.1</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>Jan</p> <p>_______________________________________________________________________________________Proyecti sta: Ing Americo Serrano Serrano Indice General, Pg.2</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>Jan</p> <p>1 .- DISEO DE CMARA DE INGRESO A.- TRAMO DE INGRESO a) b) c) Es necesario por seguridad, considerar una carga Hp = 1.50 Va/ 2g por encima de la Cmara. Se debe asumir las dimensiones de la cmara, segn los dimetros del sifn, si el ancho es "b" y su alto "h". Las cotas A y B, se calcularan posteriormente, con acepcin de la Cota A, que se toma del Perfil longitudinal, del eje del canal.</p> <p>Q = b = h = A = Va = Hp = H =</p> <p>0.640 0.90 0.69 0.63 1.02 0.08 0.80</p> <p>m3/s m m m2 m/s m mCanal Rectangular</p> <p>Cota A= Cota B=</p> <p>1298.600 1297.800</p> <p>Asumimos: Cota: A bHp =</p> <p>s1.50</p> <p>Va 2g h</p> <p>H</p> <p>Cota: B</p> <p>B.- TRASICION - ENTRADA b1 b2 L a Var. V Y A P R = = = = 1 1.024 0.695 0.625 2.289 0.273 0.90 0.60 2.20 7.82 Ok el valor del Angulo es Correto 2 2.270 0.60 0.282 1.882 0.150 Unidades m/s m m2 m m m m m</p> <p>1</p> <p>2</p> <p>b1</p> <p>a /2</p> <p>b2</p> <p>L</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista2 .- DISEO DE SIFN INVERTIDO 2.1.- CRITERIOS DE DISEO A) VELOCIDADES.</p> <p>Debido a que el canal tiene forma trapezoidal Abierta, en la mayora de su trayectoria, la presencia de partculas, en todo el trayecto se acumularan y por consiguiente pueden quedar en la base del sifn. Esto limita a que se disee al sifn con una velo Para obtener una buena auto limpieza en el interior del sifn, la velocidad del agua en su interior debe de ser como mnimo de 0.90 m/s que adems de impedir la sedimentacin del material slido, es capaz de remover y arrastrar la arena ya depositada. Como la velocidad de 0.90 m/s, es capaz de remover el material sedimentado, las velocidades mayores a esta con mucho mas razn, por lo tanto debemos disear el sifn con velocidades mayores o iguales a 0.90 m/s, y revisar que las condiciones se den para u En otros casos: Si se trata de pasar por el sifn aguas de una quebrada que arrastre material slido, (troncos, piedras, etc) hay que dar una velocidad alta entre 3.0 y 6.0 m/s pudiendo reducirse a 3.0 m/s si no hay tales arrastres B) CAUDALES</p> <p>Con respecto al caudal si se trata de pasar por el sifn aguas de una quebrada es necesario conocer el caudal de la mxima creciente. Si el sifn sirve para pasar aguas de un canal se proyectar para un caudal igual al 140% del caudal del canal, se toma</p> <p>C)</p> <p>PERDIDAS DE CARGA Las perdidas de carga se calcularan de acuerdo a cada punto, en las localizadas y en la tubera , para las distribuidas: c.1) c.2) En la entrada al sifn: la perdida de carga se da por un cambio de rasante en solera de borde agudo, dado por: He = 0.40 ( V2 - V1)/ (2g) Perdida en la Salida del sifon: esta perdida de carga se da debido al cambio brusco de velocidades al pasar de una velocidad V2 en el sifn a una velocidad V1, en el canal, dada por Hs = 0.60 ( V2 V1)/ (2g) c.3) Perdidas de carga en el interior del sifn los cuales son producidos por los cambios de direccin y por la misma tubera, las que se producen por el cambio de direccin son perdidas de carga localizadas y las que se producen por la friccin de la tubera c.3.1) Perdidas localizadas, en codos Hc = 0.25 (a/90) ( V2)/ (2g) Donde a es el Angulo que cambia la direccin del flujo en grados c.3.2) Perdidas debido al rozamiento en las paredes de la tubera, Hf = h (m/m) L Donde: h (m/m), es la pendiente por friccin en el tramo y L, la longitud del mismo, donde h = n Q / ( AR4/), con Q (m3/s), n (factor de rugosidad, segn el material y es adimensional), A ( m2, rea Mojada), R (Radio Hidrulico en metros). Para este Proyecto, las condiciones Hidrulicas del canal son:</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - BellavistaEn la Entrada: Q b s n Y A P R T V = = = = = = = = = = 0.64 0.90 0.0136 0.013 0.69 0.625 2.289 0.273 0.900 1.024 m m2 m m m m/s m3/s m ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; Caudal de Diseo, para el canal Ancho de Plantilla Pendiente del canal Coeficiente de Rugosidad, en el concreto Tirante de agua cuando Q = Caudal de Diseo rea Hidrulica, del Canal Permetro Mojado, del Canal Radio Hidrulico, del Canal Espejo de Agua, del Canal Velocidad del Agua, del Canal</p> <p>2.2.- CARACTERSTICAS HIDRULICAS DEL SIFN: n' n A P R Sf = = = = = = = 1 25'' 0.009 0.282 1.882 0.1498 0.00527 m2 m m m/m pulgadas ; ; ; ; ; ; ; Nmero de Tuberas Dimetro de la tubera, (Exterior) Coeficiente de Rugosidad, para tubo PVC rea Hidrulica, del Sifn (total) Permetro Mojado, del Sifn (total) Radio Hidrulico, del Sifn (total) Pendiente por friccin</p> <p>2.3.- PROCEDIMIENTOS DE CALCULO 1.Caudal de Diseo del Sifn Q Q 2.: Caudal del Canal = 0.64 m3/s</p> <p>Calculo del Dimetro V A D D = = = = 2.500 0.256 0.5709 22'' m/s ; Velocidad asumida (1 tamteo) m2 ; Dentro del conducto circular Interno m pulgadas, Interno.</p> <p>Asumimos: Tuberas: Dimetro Externo: Dimetro Externo: Dimetro Interno: rea Velocidad = = = = = = 1 630mm 24.80'' 23.59'' 0.282 2.270 ; comercial, espesor de tubera : e = 15.4mm ; comercial, espesor de tubera : e = 0.61'' ; donde circulara, el caudal de: = m2 ;del Tubo m/s ;del Tubo 0.64 m3/s</p> <p>Ok La velocidad es Aceptable 3.-</p> <p>Perdida en la entradaHe = 0.084 m</p> <p>4.-</p> <p>Perdida en la Salida:Hs = 0.125 m</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista5.-</p> <p>Perdidas Por Friccin5.1.- Perdida en el Tramo 1-2 Hf1 = 0.109 m 5.4.- Perdida en el Tramo 4-5 Hf4 = 0.918 m</p> <p>5.2.- Perdida en el Tramo 2-3 Hf2 = 0.373 m</p> <p>5.5.- Perdida en el Tramo 5-6 Hf5 = 0.131 m</p> <p>5.3.- Perdida en el Tramo 3-4 Hf3 6.= 0.765 m</p> <p>5.6.- Perdidas Total Por Friccin Hf = 2.296 m</p> <p>Perdidas en Codos6.1.- Perdida en el Punto 2. Hc1 = 0.025 m 6.4.- Perdida en el Punto 5. Hc4 = 0.024 m</p> <p>6.2.- Perdida en el Punto 3 Hc2 = 0.002 m</p> <p>6.5.- Perdida total por Codos Hc = 0.058 m</p> <p>6.3.- Perdida en el Punto 4. Hc3 7.= 0.007 m</p> <p>Perdidas Total en el Sifn.7.1.- Formula de Perdida total "H" H = He+Hp+Hf+Hc 7.2.- Valor de la Perdida H = 2.820 m</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>3 .- DATOS DEL PERFIL HIDRULICO Datos para el Punto A: b = y = A = V = 0.900 0.695 0.625 1.024 m m m/s 1298.600 A 24.803'' 23.591'' L3 Velocidad en el sifn: H entrada = Yv Donde: 1.5 (Vs- V1)/(2g) + Yv - Yo Cota = 1298.8738 Coordenada Punto A 1 2 3 4 5 6 B Sumatoria Horizontal 0.0000 2.2000 20.0000 70.8000 145.0000 174.1000 24.3000 2.2000 438.600 Vertical 0.0000 0.3405 4.9241 1.3404 2.9857 0.3482 -5.3284 -0.6755 9.939 Kilmetro 1+095.5400 1+097.7400 1+117.7400 1+188.5400 1+333.5400 1+507.6400 1+531.9400 1+534.1400 434.200 Altura 1298.6000 1298.2595 1293.3354 L1 = 1291.9950 L2 = 1289.0093 L3 = 1288.6611 1294.6650 3.935 Tub.= 435.42 L4 = 1293.9895 L5 = 20.60 70.81 145.03 174.10 24.88 13.831414 1.084606 1.179613 0.114591 12.367830 a= b= f= g= 12.74681 0.09501 1.06502 12.48242 Longitud i-j ngulos de Diseo Horizontal Lnea Inclinada. = 0.2335 m Cota Sobre la Corona de Ingreso: = 2.270 0.3137 0.6143 m/s mf</p> <p>2.820 a b L4L5</p> <p>m L1 L2</p> <p>Dimetro Externo del Sifn: Dimetro Interno del Sifn:</p> <p>1295.7800 B Pto: A-B 3.935 Falta Dism.: 0.420 1294.6650</p> <p>g</p> <p>Carga Hidrulica en la Entrada: 1.5 (Vs- V1)/(2g) Tirante Vertical en el Sifn. Yv = /cos m</p> <p>a1298.6000</p> <p>1 1298.2595</p> <p>2 1293.3354</p> <p>3 1291.9950</p> <p>4 1289.0093</p> <p>5 1288.6611</p> <p>6 1293.9895</p> <p>0.69</p> <p>Datos para el Punto 1:</p> <p>3.515</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>Jan</p> <p>4 .- DISEO DE ANCLAJES 4.1.- DATOS GENERALES los anclajes, son bloques de concreto que impiden el movimiento de la tubera, se utiliza en los cambios de rasante de la tubera o en los cambios de seccin de esta. Las fuerzas que actan en un anclaje son las siguientes : P1 = Empuje por el peso de la tubera. P2 = Empuje por el peso del agua. P3 = Empuje paralelo al eje del tubo por la friccin del agua P4 = Empuje paralelo producido por la presin interna debido a la convergencia del tubo. P5 = Empuje paralelo al eje del tubo producido por la friccin de la junta de dilatacin. P6 = Empuje por temperatura. P7 = Fuerza centrifuga por la curva. P8 = Fuerza desiquilibrante en la curva</p> <p>23.591''</p> <p>= Di</p> <p>Sifn</p> <p>De =</p> <p>24.8''</p> <p>Di = Dimetro Interno. De = Dimetro Externo. Pa = Peso Especifico del agua A = rea Interna en el Sifn. 4.2.- ANCLAJE N 01 A)</p> <p>= = = =</p> <p>23.591'' 25'' 1000 0.282</p> <p>Pulgadas Pulgadas kg/m m</p> <p>Datos generalesw1 w2 B L H = = = = = = = = = = P1 = P2 = P7 = P8 = Peso del tubo Peso del agua, en la tubera. Ancho del anclaje (longitud de fondo) Longitud aguas Arriba Carga de agua en el codo (incluye sobre presin) Coeficiente de friccin Velocidad del agua. ngulo de inclinacin aguas arriba. ngulo de inclinacin aguas abajo. ngulo de desviacin. (w1) L sena (w2) L sena 2 V (w2)/g sen (g/2) 2 (w2) H sen (g/2) Fuerza P1 P2 P7 P8 Suma: Valor (kg) 213.35 1388.55 32.87 308.27846 = = = = X -207.16 -1348.28 4.27 40.01 -1511.17 213.35 1388.55 32.87 308.28 Z -51.00 -331.95 -32.59 -305.67 -721.22 kg kg kg kg 43.328 kg/m 281.990 kg/m 1.500 20.597 4.924 0.500 2.270 m/s 13.831 1.085 12.747 m m m</p> <p>mV</p> <p>a b g</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>Jan</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - BellavistaB) Elementos de Anclaje N 01</p> <p>Jan</p> <p>0.40</p> <p>0.9</p> <p>0.40</p> <p>ELEMENTOS EN EL ANCLAJE P14 5</p> <p>g Z</p> <p>P2</p> <p>3</p> <p>6</p> <p>P8b</p> <p>21</p> <p>L X</p> <p>0.85PLANTA DE ANCLAJE</p> <p>0.85</p> <p>b.1.- Clculo del centro de gravedad ( X ) rea A1 A2 A3 A4 A5 A6 Suma: m 0.17 1.19 0.14 0.14 0.36 0.08 2.08 X 0.43 0.85 1.43 1.00 0.85 0.27 4.83 AX 0.07 1.01 0.20 0.14 0.31 0.02 1.75 X= 0.84 m</p> <p>B</p> <p>=&gt;</p> <p>0.20</p> <p>0.70</p> <p>P7</p> <p>g</p> <p>0.40</p> <p>0.30</p> <p>a</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavistab.2.- Volumen del anclaje V = V = V = Volumen Total 3.1125 2.583 m m Volumen de la Tubera. 0.530 m</p> <p>Jan</p> <p>b.3.- Peso del anclaje P = gc * Va P= 6.20</p> <p>gcToneladas</p> <p>=</p> <p>Peso especifivo del Concreto =</p> <p>2400</p> <p>kg/m3</p> <p>b.4.- Resultante de Fuerzas en cada eje. Fuerzas Verticales Fz = Pa = x' z' C) = = 0.721 Tn 6.198 Tn 0.85 0.90 m m XC.G</p> <p>Z Fz = Fx = 6.9 Tn 1.5 Tn</p> <p>Estabilidad del Anclaje c.1.- COEFICIENTE DE VOLTEO ( cv = Me / Md) Me = momento equilibrante Md = momento desiquilibrante Me = Pa *X + Fz* X' = Md = Fx * y' = CV = 4.29 5.83 1.36 Ton - m Ton - m</p> <p>Ok el Anclaje no Voltea</p> <p>c.2.- CALCULO DE LA EXCENTRICIDAD X = sum. M / sum. Fv = (Me - Md) / Fv X= 0.65 m</p> <p>e = 0.5*L - X e= 0.20 m</p> <p>c.3.- Esfuerzos admisibles del terreno q1 = Sum. Fv * (1+ 6*e/L)/A q2 = Sum. Fv * (1- 6*e/L)/A q1 = q2 = 0.14 0.02 kg/cm2 kg/cm2 Ok cumple</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>Jan</p> <p>4.3.- ANCLAJE N 02 A)</p> <p>Datos generalesw1 w2 B L H = = = = = = = = = = Peso del tubo Peso del agua, en la tubera. Ancho del anclaje (longitud de fondo) Longitud aguas Arriba Carga de agua en el codo (incluye sobre presin) Coeficiente de friccin Velocidad del agua. ngulo de inclinacin aguas arriba. ngulo de inclinacin aguas abajo. ngulo de desviacin. Fuerza P1 = P2 = P7 = P8 = 58.08 377.98 0.25 0.63 kg kg kg kg P1 P2 P7 P8 Suma: Valor (kg) 58.08 377.98 0.25 0.62676 X -58.07 -377.91 0.00 -0.01 -435.99 43.328 kg/m 281.990 kg/m 1.500 70.813 1.340 0.500 2.270 m/s 1.085 1.180 0.095 Z -1.10 -7.15 0.25 0.63 -7.38 m m m</p> <p>mV</p> <p>a b g</p> <p>B)</p> <p>Elementos de Anclaje</p> <p>N 02</p> <p>0.30</p> <p>0.60</p> <p>0.30</p> <p>L</p> <p>ELEMENTOS EN EL ANCLAJE</p> <p>4 5 3</p> <p>P2 P7 P8 6</p> <p>2</p> <p>g</p> <p>b</p> <p>X</p> <p>=&gt;</p> <p>0.60</p> <p>0.60</p> <p>0.20</p> <p>g</p> <p>1</p> <p>0.50</p> <p>0.30</p> <p>0.20</p> <p>P1</p> <p>a</p> <p>Z</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>=&gt;</p> <p>Jan</p> <p>PLANTA DE ANCLAJE</p> <p>b.1.- Clculo del centro de gravedad ( X ) rea A1 A2 A3 A4 A5 A6 Suma: m 0.12 0.60 0.08 0.06 0.18 0.05 1.08 X 0.30 0.60 1.00 0.70 0.60 0.20 3.40 AX 0.04 0.36 0.08 0.04 0.11 0.01 0.63 V = P= 1.246 2.99 m Toneladas X= 0.58 m</p> <p>b.2.- Volumen del anclaje b.3.- Peso del anclaje b.4.- Resultante de Fuerzas en cada eje.</p> <p>Z Fuerzas Verticales Fz = Pa = x' z' C) = = 0.007 Tn 2.990 Tn 0.60 0.70 m m X C.G Fz = Fx = 2.998 Tn 0.436 Tn</p> <p>Estabilidad del Anclaje c.1.- COEFICIENTE DE VOLTEO ( cv = Me / Md) Me = Md = CV = 5.73 1.75 0.31 Ton - m Ton - m</p> <p>Ok el Anclaje no Voltea</p> <p>c.2.- CALCULO DE LA EXCENTRICIDAD X= 0.48 m; e= 0.12 m</p> <p>c.3.- Esfuerzos admisibles del terreno q1 = q2 = 0.30 0.08 kg/m2 kg/m2 Ok cumple</p> <p>B</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>Jan</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista4.4.- ANCLAJE N 03 A)</p> <p>Jan</p> <p>Datos generalesw1 w2 B L H = = = = = = = = = = Peso del tubo Peso del agua, en la tubera. Ancho del anclaje (longitud de fondo) Longitud aguas Arriba Carga de agua en el codo (incluye sobre presin) Coeficiente de friccin Velocidad del agua. ngulo de inclinacin aguas arriba. ngulo de inclinacin aguas abajo. ngulo de desviacin. Fuerza P1 = P2 = P7 = P8 = 129.36 841.94 2.75 15.65 kg kg kg kg P1 P2 P7 P8 Suma: Valor (kg) 129.36 841.94 2.75 15.64981 X -129.34 -841.76 0.03 0.18 -970.89 43.328 kg/m 281.990 kg/m 1.500 145.031 2.986 0.500 2.270 m/s 1.180 0.115 1.065 Z -2.66 -17.33 -2.75 -15.65 -38.40 m m m</p> <p>mV</p> <p>a b g</p> <p>B)</p> <p>Elementos de Anclaje</p> <p>N 03</p> <p>0.30</p> <p>0.60</p> <p>0.30</p> <p>ELEMENTOS EN EL ANCLAJEg P1</p> <p>4 5 3 6</p> <p>2 P7 L XP8</p> <p>b</p> <p>=&gt;</p> <p>0.60</p> <p>0.60</p> <p>0.20</p> <p>1</p> <p>0.50</p> <p>g</p> <p>0.30</p> <p>0.20</p> <p>P2</p> <p>a</p> <p>Z</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - Bellavista</p> <p>Jan</p> <p>PLANTA DE ANCLAJE</p> <p>Mejoramiento de Infraestructura de Riego Turuco - BellavistaPLANTA DE ANCLAJE</p> <p>Jan</p> <p>b.1.- Clculo del centro de gravedad ( X ) rea A1 A2 A3 A4 A5 A6 Suma: m 0.12 0.60 0.08 0.06 0.18 0.05 1.08 X 0.30 0.60 1.00 0.70 0.60 0.20 3.40 AX 0.04 0.36 0.08 0.04 0.11 0.01 0.63 V = P= 1.246 2.99 m Toneladas X= 0.58 m</p> <p>b.2.- Volumen del anclaje b.3.- Peso del anclaje b.4.- Resultante de Fuerzas en cada eje.</p> <p>Z Fuerzas Verticales Fz = Pa = x' y' C) = = 0.038 Tn 2.990 Tn 0.60 0.70 m m X C.G Fz = Fx = 3.029 Tn 0.971 Tn</p> <p>Estabilidad del Anclaje c.1.- COEFICIENTE DE VOLTEO ( cv = Me / Md) Me = Md = CV = 2.60 1.77 0.68 Ton - m Ton - m</p> <p>Ok el Anclaje no Voltea</p> <p>c.2.- CAL...</p>