Sifones

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Sifones
Jorge D. Reyes Salazar
UNIVERSIDAD DE PIURA
Referencias Bibliográficas
- Manual de Diseño Hidráulico de Canales y obras de arte.Concytec. 
Autor Elmer García Rico. Abril 1987
- Manual de Diseño Hidráulico de Canales y Obras de arte. Universidad 
Nacional de Ingeniería.
Criterios de diseño
◼ Con la finalidad de determinar el diámetro del tubo en sifones relativamente cortos con
transiciones de tierra, tanto a la entrada como a la salida, se puede usar una velocidad de 1 m/s.
En sifones con transiciones de concreto igualmente cortos se puede usar 1.5 m/s y entre 3 m/s a
2.5 m/s en sifones largos con transiciones de concreto con o sin control en la entrada.
◼ En aquellos sifones que cruzan caminos principales o debajo de drenes, se requiere un mínimo
de 0.90 m. de cobertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales de riego sin revestir, es
suficiente 0.6 m. Si el sifón cruza un canal revestido se considera suficiente 0.30 m. de
cobertura.
ESTATICA
A B
Pc 
𝑉2
2𝑔
Condiciones de salidaCondiciones de entrada
Ejemplo de diseño
Diseñar un sifón invertido en el cruce de un canal con la carretera Panamericana las características del cruce se 
presentan en la figura adjunta y las características del canal aguas arriba y aguas abajo son:
Z = 1.4
Q = 1.2 m3/s
S = 1.5 o/oo
b = 0.80 m
n = 0.024
Y = 0.739 m
V = 0.89 m/s
La pendiente aguas arriba y aguas abajo es de 1.5 o/oo y las cotas según el perfil del canal son:
Km 2 + 050 = 12.164 m.s.n.m.
Km 2 + 090 = 11.861 m.s.n.m.
Solución
Con la información topográfica del perfil del terreno en el cruce y el perfil del canal, se efectúa el dimensionamiento 
previo de la manera mostrada a continuación, el cual si cumple con los requisitos hidráulicos necesarios, se puede 
aceptar como solución al problema, en caso contrario, se harán los ajustes necesarios.
1) Selección del diámetro del tubo
Asumimos una velocidad de 1.5 m/s
A = 0.80 m2
Di = 1.01 m , por tanto escogemos Di = 40'' = 1.01 m.
A
Q
V
A m
=
= =1 2
1 5
0 80 2.
.
.
 
En este caso el diámetro elegido coincide con el área necesaria, por lo tanto no será necesario un recálculo.
V = 1.50 m/s
2) Longitud de transiciones
T1 = b + 2 Z Y = 0.80+ 2 * 1.4 * 0.739 = 2.87 m
T2 = 1.01 m
Además la longitud de la transición de entrada debe ser Lt = 4 Di
Lt = 4.04 m
Por tanto escogemos : Lt = 4.04 m.
25
2.87 m
Escriba aquí la
ecuación.Planta
Lt
𝛼
2
1.01
𝛼/2
0.80 m 1.01 m
12 m
4.89 m4.04 m
3.912 m 4.04 m
Km 2 + 050 Km 2 + 070 Km 2 + 090 
12 m
3.912 m 4.04 m
4.89 m4.04 m
12.164 msnm
11.864 msnm
Km 2 + 050 Km 2 + 070 Km 2 + 090 
12 m
3.912 m 4.04 m
4.89 m4.04 m
12.164 msnm
11.864 msnm
20 m 
Cota 1 = 12.164 msnm – S L
Cota 1 = 12.164 – 0.0015 ( 20 – 6 – 4.89 – 4.04 )
Cota 1 = 12.156 msnm
L
3) Nivel del agua en 1
Del Km. 2 + 050 al punto 1 según la figura adjunta, hay 5.07 m, luego la cota de fondo en 1 será :
12.164 - (5.07 * 0.0015) = 12.156 m.s.n.m.
El nivel de agua en 1 : 12.156+ 0.739 = 12.895 m.s.n.m.
Km 2 + 050 Km 2 + 070 Km 2 + 090 
12 m
3.912 m 4.04 m
4.89 m4.04 m
12.164 msnm
11.864 msnm
20 m 
L
12.895 msnm
5) Cota de fondo en 3
𝛼 = 12º escogido previamente
h = 5 sen 12º
h = 1.04 m
Luego : 11.7517- 1.04 = 10.712
Cota de fondo 3: 10.712 m.s.n.m.
6) Cota de fondo en 4
Longitud de tubo horizontal: 12 m.
12 * 0.005 = 0.06
10.712 - 0.06 = 10.652
Cota de Fondo en 4: 10.652 m.s.n.m.
7) Cota de fondo en 5
= 12º
h = 4 sen 12º
h = 0.8316 m
Luego: 10.652 + 0.8316 = 11.484
Cota de Fondo 5: 11.484 m.s.n.m.
Km 2 + 050 Km 2 + 070 Km 2 + 090 
12 m
3.912 m 4.04 m
4.89 m4.04 m
12.164 msnm
11.864 msnm
20 m 
L
12.895 msnm
8) Cota de fondo en 6 
 
La distancia de la sección 6 al Km 2+090 
 
20- (6+3.912+4.04) = 6.048 
 
La cota de fondo en 6 es : 
 
11.861 + (0.0015x 6.048) = 11.87 m.s.n.m. 
 
 
 
 
 
La mayor diferencia entre las secciones 1 y 2 en la entrada debe ser 3/4 D y en la salida 1/2 D; luego: en la salida: 
1.01/2 = 0.505, de otro lado se tiene que la cota en 6 será 11.87 m.s.n.m.
Cota 6 - Cota 5 = 11.87 - 11.484 = 0.386 m.
10) Carga hidráulica disponible = E1 – E6
Cota 1 + Tirante + V2/2g = 12.156 + 0.739 + 0.0403 = 12.9353 m.s.n.m.
Cota 6 + Tirante + v2/2g = 11.87 + 0.739 + 0.0403 = 12.6493 m.s.n.m.
Carga disponible = 0.286 m.
11) Cálculo de las pérdidas de carga 
 
Pérdidas por entrada: 0.4 (0.074228) = 0.02969 
 
Pérdidas a la salida: 0.65 (0.074228) = 0.0482482 
 
Pérdidas por fricción: 
 
 Debemos calcular primero el factor de fricción f, según la fórmula para flujo turbulento: 
 
 
2
)
9.0Re
74.5
7.3
log(
25.0






+
=
D
e
f 
 
 
 e es el coeficiente de imperfecciones superficiales del tubo y lo sacaremos de la siguiente tabla 
 
 
 Valor del coeficiente e en milímetros 
 
Tipo de 
Revestimiento 
Condición 
nuevo-viejo 
Valor normal 
de diseño 
Latón 0.0015 0.0015 
Cobre 0.0015 0.0015 
Hormigón 0.3 a 3 1.2 
Hierro 
galvanizado 
0.06 a 0.24 0.15 
Acero comercial 0.03 a 0.09 0.06 
Acero Roblonado 0.9 a 9 1.8 
Madera 0.18 a 0.9 0.6 
 
0.4 hv = 0.4 ( Vs2/2g – Vc2/2g)
0.65 hv = 0.65 ( 
El valor del número de Reynolds es: 
 
 Re =
vD
v
 
 
 Donde v es la velocidad del flujo en el tubo 
 D es el diámetro 
 v es la viscosidad del agua 
 
 Tomando nuestros valores tendremos que: 
 
 Velocidad 1.50 m/s 
 Diámetro 1.01 m 
 e para hormigón 1.2 mm 
 
 Re= 1 515 000 (agua a temperatura de 20°C) 
 Verificamos que se trata de un flujo turbulento 
 
 Aplicando la fórmula: 
 
2
)
9.01515000
74.5
01.17.3
3102.1
log(
25.0








+
−
=
x
x
f 
 
 
 
f = 0.0207 
L = 21.0 m 
D = 1.01 m 
H
f
f L
D
V
t
g
H
f
x x
H
f
=
=
=
2
2
0 022 22
1 01
0 1146
0 05491
.
.
.
.
 
 
Pérdidas por codos 
 
021.0
2
2
90
1225.02 =










g
t
V
 
 
Las pérdidas totales son: 
 
0.02969+0.0482482+0.05491+0.021= 0.1538 m 
 
Para mayor seguridad las pérdidas totales se incrementarán en un 10% 
Luego : 1.1 * 0.1657 = 0.1692 m 
 
Podemos deducir que la carga disponible menos las pérdidas totales son de: 
0.286 - 0.1692 = 0.117 m. 
lo que significa que no habrá problema hidráulico. 
 
El proyecto trazado, se considera la solución al problema puesto que cumple con los requisitos hidráulicos. 
 
 
 
SOLUCION
Referencias Bibliográficas
◼ Manual de Diseño Hidráulico de Canales y obras de 
arte.Concytec. Autor Elmer García Rico. Abril 1987
◼ Manual de Diseño Hidráulico de Canales y Obras de arte. 
Universidad Nacional de Ingeniería.
Los Ejidos
Considerando que el canal aguas arriba tiene un ancho de solera de 4 metros y un talud Z=1, se debe opinar el funcionamiento hidráulico sobre los siguientes 
escenarios:
A.1 Caudal en el sifón de 45 m3/s, funcionando los dos ojos.
A.2 Caudal en el sifón de 45 m3/s, funcionando solo un ojo y el otro en mantenimiento.
Diseñar un sifón en el encuentro de un río, si se conoce:
- Caudal 5 m3/s
- Pendiente del canal de ingreso 0.0009143
- Z = 0.5
- Caudal en el Río 950 m3/s y el dm es igual a 0.3 mm (tiene un estrato). Nivel del agua 
cota 515 msnm
- Ver figura
Rasante del canal512.50 512.00
Erosión general
3/12 )/(*4859.1 fqDS =
mdf *75.1=
Lacey
dm en mm
q caudal unitario
Ds Nivel de agua – fondo erosionado
Calcular la erosión general en un cauce de un río que transporta 950 m3/s y el dm es 
igual a 0.3 mm (tiene un estrato). Nivel del agua cota 515 msnm
Caudal = 950 m3/s
Ancho = 45 metros
q unitario = 18.89 m3/s/m
f = 0.9585
Ds = 10.69 m
Cota de fondo erosionada = 515 - 10.69 = 504.31 msnm
Erosión = 506.60 – 504.31 m = 1.69 m
mdf *75.1=