calibracion de sifones

CALIBRACION DE SIFONES

1. OBJETIVOS: Conocer el funcionamiento del sifón como estructura de control del agua de riego. Obtener los datos experimentales para determinar la curva de calibración

(relación entre el gasto y la carga). Comparar los resultados con los que se reporta en la literatura.

2. FUNDAMENTO TEORICO:El sifón es un tuvo acodado muy utilizada en riego superficial con el fin de extraer el agua de los canales de ultimo 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 el mercado o fabricarlos por medios propios. Puede ser de diferentes diámetros en función del gasto a 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 a los rayos solares durante poco tiempo.El uso de los sifones goza de gran popularidad, pues permite el cambio fácil y frecuente del agua de un surco a otro. Esta no es la única utilidad pues también permite de una manera rápido y sencilla conocer el gasto que es está entregando y de esta forma lograr un mayor aprovechamiento de agua y aumentar la eficiencia del sistema.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 elevación de la superficie del agua si la descarga es ahogada.De tal modo, la carga H es igual a la perdida de la entrada más tres perdidas por los cambios de dirección que ocurra en los puntos 1,2,3 mostrados en la fig. mas perdida por fricción más la energía remanente a la salida.

Dónde:H: cargas sobre sifón, en metroskent: coeficientes de pérdidas en los cambios de dirección, adimensionalKcd: coeficiente de pérdidas en los cambios de dirección, adimensionalF: factor de fricción de Weisbach Darcy, adimensionalL: longitud de sifón en metrosVB: velocidad de agua en el sifón, en m/sVc: velocidad de agua a la salida de sifón en m/sDe la ecuación anterior se llega:Q= CA√2gH

Que es igual a la expresión de gasto en un orifico y en donde:Q: gasto del sifón, en m3/s

C: coeficiente de gasto adimensionalA: área de sección trasversal de sifón, en m2

La expresión de un gasto indica que este se puede determinar si se conoce las características geométricas y las cargas HEn el campo, el caudal sumistrado a los surcos puede ser controlado variando o bien el número de sifones, o la elevación de la salida. Los parámetros para relacionar el gasto y la carga, pueden ser determinados experimentalmente planteando general del tipo:

Q=Khn

Entonces, a partir de los valores de Q y h, los de K y n se pueden conocer mediante un regresión lineal simple, la expresión anterior se puede linearizar tomando logaritmos a ambos términos:

LogQ=logK + nlogH

Siendo:

n= pendiente en la recta

LogK= ordenada en el origen

Por lo tanto:

K= antilog (logK)

Para determinar el coeficiente de gasto se puede utilizar la siguiente expresión.

C= 0.5372

Dónde:

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: 0.08 (aluminio y polietileno)

L: largo del sifón en m

Para que el sifón funcione es necesario 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 más bajo que el nivel de la superficie del agua en el canal; hecho esto, el agua corre en forma continua

La fuerza ejercida a la presión atmosférica es la que da lugar al sifón manteniendo el flujo en forma continua

3.- INSTRUMENTO Y MATERIALES UTILIZADOS EN LA PRÁCTICA:

Para presente práctica se utilizó aquellos materiales e instrumentos que podrían ser útiles y prácticos para obtener los datos necesarios y de esta manera realizar la práctica favorablemente

- Tres tuberías de 1", 2" y 1.5"- Cronómetros- Tanque de aforo- Flexo, metros

4.- PROCEDIENTO:

En la figura se muestra un esquema de la instalación que se utilizar la calibración del sifón en el laboratorio la misma se encuentra ubicada en el dispositivo utilizando para la calibración del vertedero de la pared delgada, costa de los siguientes elementos.

Escriba aquí la ecuación.

- Tanque de cargas constante. Este logra colocando una compuerta deslizante vertedora en el canal de aproximación del vertedor.

- La entrada del agua se regula con la válvula de 150mm de diámetros colocados en la entrada.

- Mecanismos elevadores. Es un soporte para colocar el sifón que tiene la posibilidad de deslizarse para sujetarlos verticalmente, los cual permite variar las cargas del agua en el sifón una forma muy facial.

- Recipiente de agua. Tiene la función de extraer el agua que descargas por la salida del sifón y conducirlas al tanque de aforo, que regula la válvula que encuentra colocada a la salida permite augar 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 está construido2.- se pone a funcionar las bombas que se establece en un nivel en el tanque de cargas constante las válvulas de entrada. Hecho esto, se evaluara diferentes gastos con correspondiente cargas de siguiente maneraA) se pone a funcionar al sifón dejándolo a la mayoría altura posible(Cargas mínimas) sobre las barras deslizanteb) se mide el gasto, Q por el método volumétrico.c) medir las cargas sobre el sifón (H).Para descargas libre, es la diferencia de nivel entre la superficie libre de cargas constante y el centro de la sección transversal del sifón en la descargas.Para descargar augada la deferencia de niveles agua arriba y agua abajo medido en los piedzo m.d) mediante la barra deslizantes se irá bajando el sifón (aumentando la cargas) a distintas convenientemente separadas. Si la descargas fuese aguada, la cargas se aumentara disminuyendo el nivel de agua abajo.

5.- CALCULOS Y RESULTADOSDatos

Tuberías 1 (1")

Material: PVCDiámetro interior D: 25.4 mmlongitud L: 2.91 mAceleración de la gravedad

g❑❑9,81 m/s2

Área del tanque A: 0.595 m2

Caudal 1

Altura del tanque Tiempo Cargas de sifónh(cm) t(s) H(m;5 1:00:49 0.195 1:59:08 0.195 3:02:45 0.19promedio 120.67 0.19

Caudal 2

Altura del tanque Tiempo Cargas de sifónh(cm) t(s) H(m;2 22:10 0.272 47:79 0.272 1:02:45 0.27promedio 44.11 0.27

Caudal 3

Altura del tanque Tiempo Cargas de sifónh(cm) t(s) H(m;2 18:91 0.442 35:18 0.442 47:42 0.44promedio 33: 84 0.44

Cálculos de gatos de circulación

Q=Vt

Q1=0.03120.67

=0.00025m3 ∕ s

Q2=0.0344.11

=0.00068m3 ∕ s

Q3=0.0333.84

=0.00089m3 ∕ s

Cálculos de coeficiente C

C=0.5372√ D 4 ∕ 3

16.67∗n2∗C02∗L+0.2886∗D4 ∕ 3

C1=0.5372√ 0.02544 ∕ 3

16.67∗0.332∗0.0082∗2.91+0.2886∗0.02544 ∕ 3

C=0.0043

Cálculos de:

Tubo de 1"

Q=C*A√2∗g∗H

Q1=0.0043∗0.595∗√2∗9.81∗0.19=0.0049

Q2=0.0043∗0.595∗√2∗9.81∗0.27=0.0059

Q3=0.0043∗0.595∗√2∗9.81∗0.44=0.0075

Descargas libresAltura del tanque tiempo Carga sifón gasto ch(cm) t(s) H(m) Q(m3/s)5 120.67 0.19 0.00025 0.00435 44.11 0.27 0.00068 0.00435 33.84 0.44 0.00089 0.0043

Tuberías de 2"

Datos

Material: PVCDiámetro interior D: 50.8 mmlongitud L: 2.98 m

Aceleración de la gravedad

g꞉ 9,81 m/s2


Caudal 1

Altura del tanque tiempo Cargas de sifónh(cm) t(s) H(m)2 05:07 0.232 7:03 0.232 12:39 0.23

2 18:02 0.23promedio 10:628 0.23

Caudal 2


2 15:78 0.30promedio 9:778 0.30

Cauda 3


2 17:03 0.38promedio 10:498 0.38

Cálculos de caudal

Q=Vt

Q1=0.0310.63

=0.00028m3 ∕ s

Q2=0.039.78

=0.00031m3 ∕ s

Q3=0.0310.50

=0.00029m3 ∕ s

C2=0.5372√ 0.05084 ∕ 3

16.67∗0.0082∗0.832∗2.98+0.2886∗0.05084 ∕ 3

C=0.0171

Cálculos de:

Tubo de 2"

Q=C*A√2∗g∗H

Q1=0.0171∗0.595∗√2∗9.81∗0.23=0.0216m3 ∕ s

Q2=0.0171∗0.595∗√2∗9.81∗0.30=0.0247m3 ∕ s

Q3=0.0171∗0.595∗√2∗9.81∗0.38=0.0279m3 ∕ s

Descargas libresAltura del tanque tiempo Carga sifón gasto Coeficienteh(cm) t(s) H(m) Q(m3/s) C2 10.63 0.23 0.0216 0.01712 9.78 0.30 0.0247 0.01712 10.50 0.38 0.0279 0.0171

Tubería de: 1.5"

Datos

Material: PVCDiámetro interior D: 3.81 mmlongitud L: 3.08 mAceleración de la gravedad

g꞉ 9,81 m/s2


Caudal 1

Altura tanque Tiempo Carga sifónh(cm) t(s) H(m)2 7:64 0.282 15:34 0.282 21:41 0.282 27:58 0.28promedio 17:992 0.28

Caudal 2

Altura del tanque Tiempo Carga sifónh(cm) t(s) 0.372 6:37 0.372 12:92 0.372 18:07 0.372 23:82 0.37promedio 15:295 0.37

Caudal 3

Altura del tanque Tiempo Carga del sifónh(cm) t(s) H(m)2 6:00 0.472 09:11 0.472 14:70 0.472 20:17 0.47promedio 12:495 0.47

Cálculos de caudal

Q=Vt

Q1=0.0317.99

=0.00017m3 ∕ s

Q2=0.0315.30

=0.0020m3 ∕ s

Q3=0.0312.50

=0.0024m3 ∕ s

C2=0.5372√ 0.03814 ∕ 3

16.67∗0.0082∗0.832∗3.08+0.2886∗0.03814 ∕ 3

C=0.0094

Calculo de tubo de 1.5"

Q= C * A√2∗gH

Q1=0.0094∗0.595∗√2∗9.81∗0.28=0.0131m3 ∕ s

Q2=0.0094∗0.595∗√2∗9.81∗0.37=0.0151m3 ∕ s

Q3=0.0094∗0.595∗√2∗9.81∗0.47=0.0170m3 ∕ s

Descarga libreAltura tanqueh (cm)

Tiempot(seg)

Carga sifónH (m3/seg)

GastoQ (m3/seg)

Coeficientec

2 17.99 0.28 0.0131 0.00942 15.30 0.37 0.0151 0.00942 12.50 0.47 0.0170 0.0094

CONCLUSIONES:

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