CALIBRACION DE SIFONES

INTRODUCCION.-

El sifón es un tubo acodado muy utilizado en riego superficial con el fin de extraer el agua de los canales de última orden, pasando sobre su talud sin romperlo y entregarla en la cabecera del surco o melga. El extremo del lado aguas abajo es generalmente acodado para terminar en forma horizontal, lo que reduce la posibilidad de erosión. Los sifones se pueden conseguir en el mercado o fabricarlos por medios propios. Pueden ser de diferentes diámetros en función del gasto ha manejar y la facilidad de manipulación.

Los materiales más comunes son el: polietileno, PVC o el aluminio. No son aconsejables los polietileno claro, por su sensibilidad ha los rayos solares duran poco tiempo.

El uso de los sifones goza de gran popularidad, pues permite el cambio fácil y frecuente del agua de un surco ha otro. Esta no es la única utilidad pues también permite de una manera rápida y sencilla conocer el gasto que se esta entregando y de esta forma lograr un mayor aprovechamiento de agua y aumentar la eficiencia del sistema

OBJETIVOS.-1. conocer el funcionamiento del sifón como estructura de control del agua de

riego2. obtener los datos experimentales para determinar la curva de calibración

(relación entre el gasto y la carga)3. comparar los resultados con los que se reportan en la literatura

FUNDAMENTO TEORICO.-

El gasto que entrega el sifón es proporcional a su diámetro y a la raíz cuadrada de la diferencia de nivel (H) entre el agua del canal abastecedor y el centro del sifón a la salida si descarga es libre, o de la elevación de la superficie del agua si la descarga es ahogadaEl sifón para riego puede ser considerado como una tubería de tamaño intermedio y para su análisis, deberán consideradas las pérdidas locales como las de fricción De tal modo, la carga H es igual a la perdida de la entrada mas tres perdidas por los cambios de dirección que ocurren en los puntos1,2,3, mostrados en la fig. mas la perdida por fricción mas la energía remanente a la salida

donde:H: carga sobre el sifón, en metros.Kent: coeficiente de perdidas a la entrada, adimensional.Kcd: Coeficiente de pérdidas en los cambios de dirección, adimensional.F: factor de fricción de Weisbach Darcy, adimensional.L: longitud del sifón en metros.VB: velocidad del agua en el sifón, en m/s.VC: Velocidad del agua a la salida del sifón en m/s.

De la ecuación anterior se llega:

que es igual a la expresión del gasto en un orificio y en donde:Q: gasto del sifón, en m3/s.C: coeficiente de gasto, adimensional.A: área de la sección trasversal de sifón, en m2.g: aceleración de la gravedad, en m/s2.H: carga del sifón, en m.

La expresión del gasto indica que este se puede determinar si se conocen las características geométricas y la carga H.

En el campo, el caudal suministrado a los surcos puede ser controlado variando o bien el numero de sifones, o la elevación de la salida.

Los parámetros para relacionar el gasto y la carga, pueden ser determinados experimentalmente planteando la expresión general del tipo:

entonces, a partir de los valores de Q y h, los de K y n se pueden conocer mediante una regresión lineal simple. La expresión anterior se puede linealizar tomando logaritmos a ambos términos:

siendo:n= pendiente de la recta.Log K= ordenada en el origen

Por lo tanto.K= antilog (logK)

Para determinar el coeficiente de gasto se puede utilizar la expresión

donde:C: coeficiente de gasto, adimensional.C0: coeficiente por entrada, adimensional (aproximadamente 0.83)D: diámetro interior del sifón, en cm.n: coeficiente de rugosidad de Manning, adimensional:n: 0.008 (aluminio y polietileno) L: largo del sifón en m.

Para que el sifón funcione desnecesario introducirlo total o parcialmente en el canal; estando sumergido, se tapa el extremo de la salida con la palma de la salida, se gira rápidamente dejándolo sobre el talud, cuidando que la entrada no quede fuera del agua y la salida quede al nivel mas bajo que el nivel de la superficie del agua en el canal; hecho esto, el agua corre en forma continua.

La fuerza debida a la presión atmosférica es la que da lugar la acción del sifón, manteniendo el flujo en forma continua.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

En la figura se muestra un esquema de la instalación que se utilizara para realizar la calibración del sifón en el laboratorio. La misma se encuentra ubicada en el dispositivo utilizado para la calibración de vertederos de pared delgada, y consta de los siguientes elementos.

- Tanque de carga constante. Este se logra colocando una compuerta deslizante vertedora en el canal de aproximación del vertedor. La entrada del agua se regula con la válvula de 150 mm de diámetro colocada a la entrada.

- Mecanismo elevador. Es un soporte para colocar el sifón que tiene la posibilidad de deslizar para sujetarlo verticalmente, lo cual permite variar la carga de agua en el sifón en una forma muy fácil.

- Recipiente aguas abajo. Tiene la función de colectar el agua que descarga por la salida del sifón y conducirla al tanque de aforo. Si se regula la válvula que se encuentra colocada a la salida permite ahogar el sifón y realizar pruebas en estas condiciones.

- Tanque de aforo.

Los pasos que se deben realizar para la calibración son los siguientes:

1. A cada sifón se le medirá su diámetro interior y la longitud; además, se tomara nota del material del que esta construido.

2. Se pone a funcionar las bombas que se establecen en un nivel en el taque de carga constante la válvula de entrada. Hecho esto, se evaluarán diferentes gastos con su correspondiente carga de la siguiente manera:

a) Se pone a funcionar el sifón dejándolo a la mayor altura posible (carga mínima) sobre la barra deslizante.

b) Se mide el gasto, Q, por el método volumétrico.c) Medir la carga sobre el sifón (H).

Para descarga libre, es la diferencia de niveles entre la superficie libre del tanque de carga constante y el centro de la sección transversal del sifón en la descarga.Para descarga ahogada la diferencia de niveles aguas arriba y aguas abajo medido en los piezómetros.

d) Mediante la barra deslizante, se ira bajando el sifón (aumentando la carga) a distintas convenientemente separadas. Si la descarga fuese ahogada, la carga se aumentara disminuyendo el nivel de aguas abajo.

El procesamiento de los datos experimentales debe seguir el siguiente orden:1. Calcular el gasto a partir de volumen y el tiempo registrados.2. Obtener el coeficiente de gasto empírico C, a partir de su ecuación.3. Determinar la ecuación Q vs. H experimental: Q=KHn

4. Determinar la ecuación C vs. H experimental: C=MHx