Diseñe el sifón mostrado en la Figura 1 para una descarga de 350 l / seg si la temperatura del agua es de 30 ° C.

Tabla 1

Diámetro de la tubería (mm) Velocidad (m/s)

120 1200 1.5250 1.55400 1.7450 1.8500 1.9600 2.2800 2.4

1 000 2.61 200 2.6

Tabla 2 I Velocidades minimas recomendadas para tuberias de sifones

Altirud en m 0 500 1 000 1 500 2 000 3 000, m 10.3 9.8 9.2 8.6 8.1 7.2

Cabezal de la presión atmosférica en la ubicación

Temperatura °C 10 20 30, m 0.123 0.24 0.43

Presión de vapor del agua

Sifón Diámetro (mm) Largo (m) Descarga (m3/s)Pequeña 25 - 120 < 5 0.00025 - 0.015

Media 120 - 200 < 10 0.015 - 0.050Grande 200 - 1 200 < 100 0.050 - 3.10

1. Diseñar el sifón (tubería de acero) que se muestra en la Figura 1 para una descarga de 350 l / seg si la temperatura del agua es de 30 ° C.

SOLUCIÓN

1. Teniendo en cuenta la Q de descarga diseñada = 0,35 m3 / seg el sifón es una grande. La velocidad se calcula por la siguiente fórmula suponiendo que su diámetro es de 400 mm.

v= 4∗Qd2∗π

= 4∗0.350.402∗3.14

=2.79m /s

Como esta velocidad es superior a la mínima recomendada en la Tabla 2, por lo tanto, el diámetro seleccionado es satisfactoria.

2. El siguiente paso es determinar la profundidad del agua encima de la entrada del sifón mediante el uso de la ecuación:

ho=1.3∗( V2

2∗g+V∗(1+√ke)2

2∗g)

Donde :

V=2.79m,ke=0.1∧g=9.81m /s2

∴ho=1.3∗( 2.792

2∗9.81+2.79∗(1+√0.1)2

2∗9.81)

ho=0 .84m≈0.85m

3. El coeficiente de descarga del sifón se define a partir de la ecuación:

C= 1

√1+ λ ld +∑ k

Donde :

λ=¿0.02 (factor fricción, tubo de acero)

l=l1+l2+ l3+l 4+l5+l6=1.8+14.0+8.7+13.0+5.0+1.5=44m

d = 0.40 m

Cálculo de coeficiente local de pérdidas:

Difusor de entrada 0.1

Codos fracción (30 °) 4 × 0,09 = 0,36

Codos fracción (90 °) 0.34

Válvula 0,07

Difusor de salida 0.5

∑ k=1.37

∴C= 1

√1+ 0.02∗440.4+1.37

=0.47

4. Se obtiene el cabezal de succión permisible del sifón si usamos la ecuación

Pγ=0.9∗P0γ

−Pvγ

−1.0

Donde

P0γ

=9.75m, cabezal de la presión atmosférica en la ubicación, m

Pvγ

=0.43m, presión de vapor del agua, m

Pγ=0.9∗9.75−0.43−1.0

∴ Pγ=7.35m

5. El cabezal de succión del sifón se define partir de la ecuación

H s=Pγ− V 2

2∗g∗∑ h11

Donde:

Pγ=7.35m

∑ h11=V 2

2∗g (1+ke+3k fb+λ l1+ l2+l3d )∑ h11=

2.792

19.62 (1+0.1+3∗0.09+ 0.02∗1.8+14+8.70.4 )=1.03mLuego

Hs=7.35−1.03=6.32m

H effs=550−545=5m

6. El cabezal aguas abajo permisible del sifón se determina a partir de la ecuación

H s=Pγ− V 2

2∗g∗∑ h12

Donde:

Pγ=7.35m

∑ h12=V 2

2∗g (k fb+kv+k o+kb+λ l4+l5+l6d )∑ h12=

2.792

19.62 (0.09+0.07+0.34+0.5+ 0.02∗13+10+1.50.4 )=0.88mLuego

H T=7.35+0.88=8.23m

Heff T=550−54 3=7m

El diseño del sifón es satisfactorio porque ambos Heffs y HeffT están por debajo de sus valores permisibles.

7. La descarga del sifón se define por la fórmula

Q=C∗A∗√2∗g∗H

Donde:

C= 0.47

A= 0.126 m2

H= 545 – 543 =2.0 m

Luego:

Q=0.47∗0.126∗√2∗9.81∗2.0

Q=0.37m3 /s

Esto es aceptable, ya que el diseño Q = 0,35 m3 / seg.