7

Hidráulica-Ingeniería Civil
________________________________________________________________________

SISTEMAS DE TUBERÍAS
1.- Cálculo de un sifón
Se denomina sifón aun tubería simple en forma de U invertida (Figura N°1), que
conduce el líquido a una altura mayor que la de sus superficie libre y lo vierte después a
una altura menor. Por analogía, una tubería en forma de Use llama sifóninvertido,
aunque en la práctica este tipo de tubería recibe asimismo el nombre de sifón.

Figura N°1. Sifón
En el sifón representado en la figura N°1, el líquido con desnivel o carga H, fluirá por él
debido a la presión atmosférica. La particularidad de esta tubería consiste en que la
presión del líquido en todo su trayecto ascendente y en parte del descendente, es inferior
a la atmosférica.
Para que elsifón del a figura comience a verter el líquido hay que cebarlo, es decir,
llenarlo en todo su volumen, y para mantener el flujo, es preciso extraer periódicamente
el aire que se acumula en el punto más alto o vértice.
Supongamos que el sifón esté lleno de líquido, es decir, que a través de él la columna
líquida es continua, y apliquemos la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 3,
tomando comoplano de referencia el horizontal que pasa por este último punto.

H=
Siendo

∑K

s

v2
L v2
v2
+ f
+ ∑ Ks
2g
D 2g
2g

la suma de todos los coeficientes de las pérdidas singulares.

H=

v2
L
(1 + f
+ ∑ Ks )
2g
D

________________________________________________________________________
Hidráulica I
1
Sistemas de Tuberías

Hidráulica-Ingeniería Civil________________________________________________________________________
La velocidad de salida del agua y, en consecuencia, el caudal vertido, crecen cuando la
cota del punto 3 de salida del sifón disminuye, es decir, cuando H aumenta.
De este modo el gasto a través de un sifón se determina por la diferencia de niveles H,
pero no depende del a altura H1. Sin embargo, esto no es totalmente cierto, pues si
aumenta H1 disminuye la presiónabsoluta en el vértice del sifón y cuando esta presión se
hace igual a la presión del vapor saturado, puede observarse que el gasto disminuye al
formarse cavidades de vapor que pueden provocar el cese del flujo. Prácticamente, un
sifón no trabaja en buenas condiciones, cuando la presión en el vértice está próxima a la
del vapor saturado. Por lo tanto, al proyectar un sifón hay que prever que la presiónen su
punto superior no sea demasiado pequeña. Los grandes sifones, que trabajan
continuamente, tienen en su vértice bombas de vacío para extraer los gases acumulados.
Si se conoce el gasto del líquido a través de un sifón, la presión relativa p 2 / γ , ene l
vértice, puede hallarse aplicando la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2, tomando
como plano de referencia el horizontal que pasapor el punto 1.

0 = H1 +

p2

γ

+

v2
L* v 2
v2
+ f
+ ∑ K S*
2g
D 2g
2g

Siendo L* la longitud del tubo hasta el punto 2.
Despejando la presión relativa,

p2

γ

= −H1 −

v2
L*
(1 + f
+ ∑ K S* )
2g
D

Ecuación que demuestra que la presión relativa en el vértice es negativa y que disminuye
al aumentar H 1 y v . Si se fija la presión mínima admisible en el vértice, se puede hallar
el valor máximo deH 1 en la ecuación anterior, en función del a velocidad media v , o lo
que es igual, en función del gasto del sifón.
Para el riego mediante sifoncillos se suele utilizar tubos acodados de plástico, aluminio a
acero galvanizado, los cuales toman el agua de una acequia para verterla en una parcela
cuyo riego se pretende. El gasto de cada uno de estos sifones dependerá de su diámetro y
del a cargaH; para obtener un caudal uniforme el nivel libre del agua en la acequia
deberá mantenerse sensiblemente constante. El gasto se puede regular subiendo o bajando
el extremo inferior del tubo o colocando una llave de salida. Los sifones utilizados para
riego proporcionan caudales que suelen oscilar entre los 4 y los 3700 litros por minuto.
Cuando el riego por surcos se realiza mediante sifoncillos,...