TRABAJO FINAL DE SIFONES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA
CURSO :
DISEÑO RURAL
Grupo :
“A” - 5
PROFESOR :
ING. GONZALES CORREA, CRISTOBAL
ALUMNO :
ARGUEDAS PORTILLA, JOSE ´
BAZAN ASTO, YURICA
CHICO PICASSO, WALTER
EVANGELISTA VENITES, POOL
CICLO :
VIII
TRUJILLO - PERÚ
2013

ESCUELA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA
DISEÑO RURAL PÁGINA 1
SIFONES
I. INTRODUCCION
En el recorrido de un canal, pueden presentarse diversos accidentes y obstáculos
como son: Depresiones del terreno, Quebradas secas, Fallas, Cursos del agua,
necesidad de cruzar vías de comunicación (carreteras, vías férreas u otro canal).
La solución mediante estructuras hidráulicas es: Acueductos, Sifón, Diques.
En el caso del cruce de un canal con una vía de comunicación dependerá de la
importancia de la vía de comunicación como del tamaño del canal, para elegir si es
preferible pasar el canal encima de la vía o por debajo de ella, en el primer caso la
solución será un acueducto, en el segundo caso se optara por un sifón invertido o un
conducto cubierto.
Igualmente en el caso de depresiones naturales será necesario analizar las diferentes
alternativas enunciadas y decidir por la estructura más conveniente.
Si la depresión fuera ancha y profunda y no se angostase hacia aguas arriba, podría
no ser factible un acueducto, pero si un sifón invertido. En algunos será necesario
analizar alternativas de conducto cubierto alcantarilla o sifón.
Los canales que se diseñan en tramos de pendiente fuerte resultan con velocidades
de flujo muy altas que superan muchas veces las máximas admisibles para los
materiales que se utilizan frecuentemente en su construcción.
Para controlar las velocidades en tramos de alta pendiente se pueden utilizar
combinaciones de rampas y escalones, siguiendo las variaciones del terreno.

II. GENERALIDADES
1. DEFINICIÓN
Es una estructura utilizada para atravesar depresiones o vías de comunicación
cuando el nivel de la superficie libre de agua del canal es mayor que la rasante
del cruce y no hay espacio para lograr el paso de vehículos o del agua.
Los sifones se diferencian de acueductos en que la sección del sifón se apoya
directamente en las laderas de la depresión, siguen el perfil del terreno y sólo
aprovechan la carga de agua para el movimiento del flujo.
Generalmente hay cambio de sección con respecto a los canales, por lo cual es
necesario proyectar transiciones aguas arriba y abajo. Tanto en el ingreso y a la
salida se instalan rejas para evitar el ingreso de troncos, malezas y otros.
Los sifones son estructuras hidráulicas que se utilizan en canales para conducir
el agua a través de obstáculos tales como un río, una depresión del terreno u
otro canal.
Podemos diferenciar dos tipos de sifones en cuanto al principio de su
funcionamiento: Sifón (normal) y Sifón invertido.
a) SIFON (NORMAL) b) SIFON INVERTIDO

A) EL SIFÓN (NORMAL):
Llamado simplemente sifón por la mayoría de los autores conduce él 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 (Presión atmosférica) y
en el interior del conducto (Presión cero a próxima a cero) hace que el
agua fluya en sentido ascendente al llegar a la cresta A, 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.
B) EL SIFÓN INVERTIDO:
Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presión y se
utilizan para conducir aguas en el cruce de una tubería por una depresión
topográfica en la que se ubica un canal, una vía, etc.
PARTES DE UN SIFÓN
Los sifones invertidos, constan de las siguientes partes:
1) Desarenador
2) Desagüe de excedencias
3) Compuerta de emergencia y rejilla de entrada
4) Transición de entrada
5) Conducto o barril
6) Registro para limpieza y válvulas de purga
7) Transición de salida
No siempre son necesarias todas las partes indicadas pudiendo suprimirse
algunas de ellas.

1. Desarenador; Consiste en una o varias compuertas deslizantes colocadas enuna
de las partes laterales, que descargan a un canal con pendiente superior ala del
propio canal. Sirven a la vez para desalojar el agua del sifón cuando
porreparaciones en este sean cerradas las compuertas o agujas de emergencia,se
recomienda hacerlos de las dimensiones convenientes para que pase elcaudal
por desalojar y unirlos al canal colector de la obra de excedencias.Conviene
localizarlo antes de la transición de entrada.
2. Desagüe de excedencias; Es una estructura que evita que el nivel del
aguasuba más de lo tolerable en el canal de llegada, evacuando el caudal
que no pueda pasar por el sifón. Generalmente consiste en un vertedor
lateralconstruido en una de las paredes del canal. Para el caudal normal
la cresta delvertedor estará a nivel de la superficie libre del agua.

3. Compuerta de emergencia y rejilla de entrada; Por facilidad deconstrucción
se localizan a la entrada del conducto, o sea al finalizar latransición de entrada.
La compuerta de emergencia consiste en una o variascompuertas deslizantes o
agujas de madera que corren sobre ranuras hechasen las paredes laterales o en
viguetas de hierro y que en un momentodeterminado pueden cerrar la entrada al
conducto para poder hacer limpieza oreparaciones al mismo tiempo. La rejilla
de entrada se acostumbra hacerla con varillas de 3/8" de diámetro o varillas
cuadradas de 0.95 x 0.95 (3/8" x 3/8")colocados a cada 10 cm. Y soldadas
a un marco de 2.54 x 1.27 (1" x 1/2"). Suobjeto es el impedir o disminuir
la entrada al conducto de basuras y objetosextraños que impidan el
funcionamiento correcto del conducto.
4. Transición de entrada y salida; Como en la mayoría de los casos, la
seccióndel canal es diferente a la adoptada en el conducto, es necesario
construir unatransición de entrada y otra de salida para pasar gradualmente
de la primera ala segunda.
En el diseño de una transición generalmente es aconsejable tener la
aberturade la parte superior del sifón un poco más debajo de la superficie
normal delagua. Esta práctica hace mínima la posible reducción de la
capacidad del sifóncausada por la introducción del aire. La
profundidad de sumergencia de laabertura superior del sifón se
recomienda que esté comprendida entre unmínimo de 1.1 hv y un
máximo de 1.5 hv. (hv = carga de velocidad).
5. Conducto; Forma la parte más importante y necesaria de los sifones.
Serecomienda profundizar el conducto, dejando un colchón mínimo de 1 m
en lasladeras y de 1.5 m en el cruce del cauce para evitar probables
fracturas quepudieran presentarse debido a cargas excesivas como el paso
de camionetas otractores.
6. Sección Transversal; por cuestiones de construcción, pueden ser:
 Cuadradas
 Rectangulares H/B = 1.5
 Circulares

LAS SECCIONES MÁS RECOMENDADAS SON:
Sección Rectangular; con una relación H/B = 1.25 y con una
sección mínima de H=1.0 m y B=0.80 m.
Sección Circular; con un diámetro mínimo de 30"; pueden en
algunos casos proyectarse baterías de conductos circulares.
7. Velocidades en el conducto; las velocidades de diseño en sifones
grandeses de 2 – 3 m/s, mientras que en sifones pequeños es de 1.6 m/s.
Un sifón se considera largo, cuando su longitud es mayor que 500 veces
eldiámetro.
8. Funcionamiento; el sifón siempre funciona a presión, por lo tanto, debe
estarahogado a la entrada y a la salida.
El sifón funciona por diferencia de cargas, esta diferencia de cargas
debeabsorber todas las pérdidas en el sifón
9. Registro para limpieza y válvula de purga; Se coloca en la parte más
bajade los conductos, permite evacuar el agua que se quede almacenada en
elconducto cuando se para el sifón, para su limpieza o reparación, y consistiráen
válvulas de compuerta deslizante, delas dimensiones que se estimeconveniente
de acuerdo con el caudal a desalojar. Se pueden usar paradesalojar
lodos. Algunas veces estas válvulas no se pueden colocar en la partemás
baja del sifón por tratarse del fondo del cauce del río por salvar,
habiendonecesidad cuando se presente el caso, de alguna bomba que
succione el aguarestante. Estas válvulas se protegen por medio de un
registro de tabique oconcreto que llega hasta la parte superior del terreno.
Deben abrirsegradualmente para evitar aumentos de velocidades fuertes en
las tuberías.

TIPOS DE SIFONES INVERTIDOS:
Tipos de sifones invertidos: los principales son los que se indican a
continuación
 Ramas oblicuas.- se emplea 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 pozos verticales.
 Con cámaras de limpieza.-tiene su aplicación en obras de cruce de
vías subterráneas.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS
 Los sifones invertidos son económicos, fáciles de diseñar y de
construir y han demostrado tener una confiable capacidad de
conducción.
 Los costos de diseño, construcción y mantenimiento son factores
que pueden hacer a un sifón invertido más factible que otra
estructura.
 Sin embargo la pérdida de carga producida en un sifón invertido es
mayor que en los otros sistemas de cruce (acueductos, etc).
2. PERFIL DEL SIFON
La facilidad de limpieza y las pérdidas de carga son dos aspectos que deben ser
considerados para la definición del perfil del sifón.
El perfil de mayor uso es el que se asemeja a un trapecio con la base menor para
abajo y sin la base mayor.
Así la elección del perfil sea función de las condiciones locales y del espacio
para su implantación, es de importancia fundamental que se procure proyectar
el sifón con ángulos suaves que permitan la utilización de equipo simples para
la limpieza y desobstrucción.
3. CRITERIOS DE DISEÑO
 En el cruce de un canal con una quebrada, el sifón se proyecta para
conducir el menor gasto y lo suficientemente profundo para no ser
socavado, en ciertas ocasiones debido a sus dimensiones un sifón
constituye un peligro, principalmente cuando está cerca de centros
poblados, siendo necesario el uso de rejillas pero con la desventaja de que
puedan obturarse las aberturas y causar remansos.
 Las dimensiones del tubo se determinan satisfaciendo los requerimientos
de cobertura, pendiente en el suelo, ángulos de doblados y sumergencia de
la entrada y salida.
 En sifones relativamente largos, se proyectan estructuras de alivio para
permitir un drenaje del tubo para su inspección y mantenimiento.
 Con la finalidad de evitar la cavitación a veces se ubica ventanas de
aireación en lugares donde el aire podría acumularse.

 Cuando el sifón cruza debajo de una quebrada, es necesario conocer el
gasto máximo de la creciente.
4. TECNICA DE CONSTRUCCION
La técnica de construcción siempre que el obstáculo a salvar este constituido
por un arroyo o rio, con un caudal de volumen apreciable, sigue alguno de los
siguientes métodos:
 Se monta un andamio perpendicular a la dirección de la corriente; el sifón
se instala sobre el andamio y luego se produce su descenso en bloque hasta
que repose en un canal excavado con anterioridad para este propósito.
 El sifón previamente montado se suspende mediante grúas flotantes y se
sumerge luego hasta reposar en la zanja excavada para tal fin.
 El sifón se monta en tierra; se obturan ambos extremos; se recubre el
exterior del sifón con hormigón proyectado o encofrado, hasta que el peso
del sifón compense su flotabilidad en el agua; de esta forma se consigue
una protección suplementaria contra la corrosión; se conduce el sifón
haciéndolo flotar mediante boyas, hasta que esté situado sobre el canal
excavado previamente, se sueltan las boyas y se sumerge el sifón
llenándolo con agua.
 Se ejecuta el montaje del sifón en una orilla del rio que constituye el
obstáculo. Desde la orilla opuesta y mediante cables, este es remolcado
hasta su emplazamiento definitivo, por vehículos que circulan sobre una
vía dispuesta en la prolongación teórica del eje del sifón.

III. FACTORES Y ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓN DE SIFONES
El diseño hidráulico de un sifón está gobernado por factores fundamentales tales
como la topografía que favorezca su desarrollo, condiciones de pérdidas de carga,
que permitan el flujo y factores económicos que determinen su viabilidad.
A. SUELO
 Selección del sitio:El diseño y construcción de sifones son
indispensables, para asegurar el éxito de estas obras, además de
hacerlos más fáciles de cuidar, más seguros y económicos.La
selección del sitio adecuado es clave para el éxito de la obra. Debe
tomarse en cuenta la topografía del terreno, la textura del suelo, el
destino donde se usara el agua y la disponibilidad de la fuente de
agua.
Topografía:favorezca su desarrollo.
 En el caso particular del cruce con una quebrada o río de
régimen caudaloso, deberá
 hacerse un estudio de profundidad de socavación para definir
la profundidad en la que
 deberá cruzar o enterrar la estructura de forma segura sin que
esta sea afectada.
 Cuando existen quebradas poco anchas profundas conviene
cruzadas con acueductos, pero cuando el cruce es ancho arriba
y profundo en el centro muchas veces conviene proyectar un
sifón invertido.
También los estudios económicos y las consideraciones geológicas e
hidrológicas, determina la factibilidad de usar uno u otro tipo de
estructuras de sifón.
Geología regional:La magnitud del proyecto y la importancia de las
obras proyectadas plantea la necesidad de conocer las características
geológicas regionales del área, que faciliten la descripción en las
ubicaciones de las principales estructuras hidráulicas.

Antecedentes hidrológicos:
 Determinación de la crecida de probabilidad una vez en 10
años para dimensionar el desvío de construcción.
 Determinación del caudal medio anual y del caudal de
probabilidad de ocurrencia 80%.
 Tipos de suelo:
 Arcilloso
 Franco arcilloso
 Arenoso
 Franco arenoso
B. AGUA:
El volumen de agua en el diseño de la transición de entrada se recomienda
que la parte superior de la abertura del sifón, esté ligeramente debajo de la
superficie normal del agua, esta profundidad de sumergencia es conocida
como sello de agua y en el diseño se toma 1.5 veces la carga de velocidad del
sifón o 1.1 como mínimo o también 3”.
 Corrosión del material de construcción
 Caudal de captación
 Superficie y altura
 Se debe considerar un aliviadero de demasías y un canal de descarga
inmediatamente aguas arriba de la transición de ingreso.
C. CARGAS POR LA PRESIÓN DE DISEÑO
Es la carga debido a la presión en la condición más severa, interna o externa
a la temperatura coincidente con esa condición durante la operación normal.
D. CARGAS POR PESO
a) Peso muerto incluyendo tubería, accesorios, aislamiento, etc.
b) Cargas vivas impuestas por el flujo de prueba o de proceso.
c) Efectos locales debido a las reacciones en los soportes

E. CARGAS DINÁMICAS
a) Cargas por efecto del viento, ejercidas sobre el sistema de tuberías
expuesto al viento.
b) Cargas sísmicas que deberán ser consideradas para aquellos
sistemas ubicados en áreas con probabilidad de movimientos
sísmicos.
c) Cargas por impacto u ondas de presión, tales como los efectos del
golpe de ariete, caídas bruscas de presión o descarga de fluidos.
d) Vibraciones excesivas inducidas por pulsaciones de presión, por
variaciones en las características del fluido, por resonancia causada
por excitaciones de maquinarias o del viento.
F. VELOCIDADES
Para obtener una buena auto-limpieza en el sifón, el objetivo fundamental de
un proyecto consiste en garantizar una condición de escurrimiento tal, que
por lo menos una vez por día propicie la auto-limpieza de las tuberías a lo
largo del periodo de proyecto. Para esto, es necesaria la determinación
minuciosa de los caudales de aguas Residuales afluentes al sifón.
G. DIÁMETRO MÍNIMO
Considerando que para tuberías de menor dimensión es mayor la posibilidad
de obstrucción, es recomendable que el diámetro mínimo del sifón tenga un
valor similar al fijado para los colectores, esto es, 150mm.Por tanto se
recomienda un diámetro de 150 mm como diámetro mínimo.
H. NÚMERO DE TUBERÍAS
El sifón invertido deberá tener, como mínimo dos líneas, a fin de hacer
posible el aislamiento de una de ellas sin perjuicio del funcionamiento,
cuando sea necesaria la ejecución de reparaciones y/o de sobstrucciones. En
el caso de existir grandes variaciones de caudal, el número de líneas debe ser
determinado convenientemente para garantizar el mantenimiento de la
velocidad adecuada a lo largo del tiempo.

IV. BIBLIOGRAFIA
 http://www.sisman.utm.edu.ec/libros/FACULTAD%20DE%20CIENCIAS%20
MATEM%C3%81TICAS%20F%C3%8DSICAS%20Y%20QU%C3%8DMIC
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 http://www.e-seia.cl/archivos/DIA_Dupont_Final_V01.pdf
 http://paap.mmaya.gob.bo/__ucp/agua_saneamiento/NORMAS/NB%20688%2
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 http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/3487/Capitulo3.pdf
 http://es.scribd.com/doc/167535473/SIFON-INVERTIDO

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