Sifón invertido
Sifón
El nombre de sifón (del griego antiguo σίφων 'tubo, cañería') se daba a los dispositivos que permitían al agua de un canal o acueducto, pasar por debajo de un camino o por una vaguada para retomar su nivel al otro lado y continuar su curso. Físicamente se basa en los vasos comunicantes. El sifón ya era conocido por los romanos, que lo utilizaban en sus acueductos.1
Más adelante se inventó una variante invertida que permite a un líquido, al revés que el anterior, pasar por un obstáculo situado a mayor altura que la superficie del mismo. Por analogía de uso con el primitivo, tomó también el nombre de sifón. El más elemental está formado por un tubo, en forma de «U» invertida, de ramas desiguales, con uno de sus extremos sumergido en el líquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. Para que funcione, el orificio de salida debe estar por debajo de la superficie libre (el sifón, en la figura, funcionará mientras h2 sea mayor que h1), pues funciona por diferencia de presiones, entre la superficie del líquido en la cubeta o recipiente y el punto de salida del ramal exterior, y debe estar lleno de líquido (cebado) ya que esa continuidad permite que la presión del líquido en el ramal de entrada cree la diferencia de presiones que eleva el fluido hacia el otro ramal.
El sifón funcionará mientras el orificio de salida esté más bajo que el nivel del líquido en el recipiente superior. El flujo se interrumpe cuando el extremo sumergido queda fuera del agua.
Sifón en un acueducto romano.
Historia
En su libro Pneumática (Πνευματικά), Herón de Alejandría (siglo I d. C.), mediante una serie de experimentos, estableció nociones sobre el equilibrio de los líquidos contenidos en vasos comunicantes, o el llamado «principio del sifón».
Aplicaciones
Tanto el sifón normal como el invertido han tenido múltiples aplicaciones a lo largo de la historia.
Para atravesar depresiones en el terreno
En esta aplicación se utiliza la variante más antigua del sifón. Si un canal se encuentra a su paso con un obstáculo que va a una cota más baja que la del canal, y no se puede interrumpir, como otro canal, una carretera, etc., a menudo es más conveniente interrumpir el canal con un tubo en forma de «U», salvando el obstáculo por la parte inferior y retomando luego la cota del canal cuando el terreno vuelve a tener una cota adecuada. Puede ocurrir con cualquier otro tipo de obstáculo.
En este caso el funcionamiento hidráulico se basa simplemente en el principio de los vasos comunicantes. El problema más importante es que en la parte inferior del sifón puede haber una presión hidráulica elevada, lo que requiere tuberías reforzadas, capaces de resistirla. En tiempo de los romanos, principalmente, a menudo era más barato hacer el puente o arquería, aunque en ocasiones se hizo imprescindible.
Sifón de un canal bajo un camino.
Sifón en su variante invertida.
En instalaciones hidráulicas en edificios
Actualmente, una aplicación común de los sifones es en los desagües de los aparatos sanitarios (fregaderos, lavabos, inodoros, etc.), para evitar que el mal olor de las materias en putrefacción del alcantarillado salga por el orificio de desagüe de los aparatos. El modelo más clásico (y el que mejor funciona hidráulicamente) consiste en un tubo en forma de «S» tumbada, de manera que, al desaguar el aparato, el agua llena las dos ramas del tubo, hasta el nivel de desagüe de la segunda, manteniendo un tapón de agua limpia que cierra la entrada de olores.2
En los inodoros, para conseguir un vaciado completo del agua sucia del sifón, se descarga la cisterna en el cubeto, el agua llena la primera curva del tubo y la segunda actúa como un sifón invertido, aspirando el contenido del cubeto hasta que el nivel de agua baja y entra algo de aire. En este momento, el sifón deja de funcionar y retrocede el agua que está en la parte ascendente entre las dos eses, llenando en parte la primera curva del tubo y aislando el desagüe de los gases de la cañería. Posteriormente, el mecanismo de descarga debe dejar salir un poco de agua, de modo que el sifón se llene hasta el nivel de desagüe de la segunda rama, como en el caso anterior.
También se pueden llevar los desagües del resto de los aparatos del baño a un sifón común, llamado «bote sifónico» (que no se usa nunca en un inodoro).
Sifón en un desagüe.
Sifón de inodoro.
Como descargador de seguridad en canales
En aparatos electrodomésticos
Aprovechando las características hidráulicas de los sifones invertidos, estos son más eficientes que los vertederos libres para descargar el agua que, por alguna maniobra equivocada aguas arriba, podría desbordarse de un canal provocando daños a las estructuras, por ejemplo, de canales de riego.
Cuando el nivel del agua rebasa el máximo admisible (ver figura), se llena el sifón, que empieza a descargar hasta que el nivel desciende hasta el considerado como normal, en cuyo momento entra aire en el conducto del sifón y se desceba.
La toma de lejía y suavizante de las lavadoras suele ser un sifón invertido. El suavizante está en su cubeta y no alcanza la parte superior del sifón, pero cuando se abre la válvula de entrada de agua, el nivel sube, comenzando el sifonamiento, que no se interrumpe hasta haber vaciado el depósito de suavizante.
Vaciado por sifonamiento del exceso de agua en un canal o embalse.
Para alimentar riegos desde un canal
Es un sistema bastante utilizado puesto que un sifón invertido permite retirar el agua desde el canal terciario de riego sin dañar el canal mismo, que generalmente es de tierra. Modernamente estos sifones suelen ser de polipropileno (PP) flexible, de un diámetro de entre 50 y 80 mm (2" y 3").
Agua carbonatada
Por similitud de un líquido que asciende por un tubo, se llama sifón a un recipiente hermético que contiene agua carbonatada, también llamada agua de Seltz, soda, gaseosa, etc. En España se llamaba sifón al agua carbonatada cuando se servía desde este envase. El envase está a presión, mantenida por el equilibrio entre el CO2 disuelto en el agua y el gas libre en la parte superior. Habitualmente se le colocaba una funda metálica como protección frente a una posible explosión, ya que es un recipiente a presión. El sifón va provisto de una válvula para su apertura, que comunica un tubo vertical que desciende hasta el fondo con la salida exterior. Actualmente en algunos lugares ha caído en desuso, siendo sustituido por botellitas de soda. En otros países, como Argentina y Uruguay, siguen siendo muy utilizados y se fabrican actualmente de sustancias plásticas (más seguras frente a una posible explosión) y en su mayoría son repartidos a domicilio por soderos o sifoneros.
Notas y referencias
↑ Escuela de Ingeniería de Antioquía. «El sistema de sifón en el acueducto romano». Archivado desde el original el 22 de febrero de 2014. Consultado el 2 de febrero de 2014.
↑ Departamento de Construcción. Escuela de Arquitectura de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. «Fundamentos y criterios de las instalaciones de saneamiento». Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 2 de febrero de 2014.
El sifón hidráulico
Un sifón es un dispositivo hidráulico que se utiliza para trasvasar un líquido de un recipiente a otro. Consiste simplemente en un tubo en forma de U invertida, en la que una de las ramas es más larga que la otra. Queremos trasvasar agua entre dos depósitos (vasos), uno más alto que el otro, hasta que se igualen los niveles de agua. El problema que se nos presenta es que necesitamos que el agua ascienda.
Sifón de agua de Seltz o soda.
Cuando vaciamos la cisterna, se llena la primera curva del tubo y la segunda actúa como un sifón, vaciando la primera hasta que el nivel de agua baja y entra algo de aire (presión atmosférica). En este momento, el sifón deja de funcionar y retrocede el agua que está en la parte ascendente entre las dos eses, llenando la primera curva del tubo y aislando el desagüe de los gases de la cañería. Si pusiésemos un tubo vertical, los malos olores ascenderían ya que no van a encontrar agua que los frene.
1. ¿Qué es un sifón y cómo funciona?
El sifón es un tubo en forma de ‘’U’’ invertida, con uno de sus extremos sumergidos en un liquido, el cual asciende por el tubo a mayor altura que su superficie y desagua por el otro extremo.Para que el sifón funcione debe estar lleno de agua, ya que el peso del liquido en la rama que desagua es la fuerza que eleva el fluido por la otra rama.
Es una aplicación del teorema de Bernoulli:
Si le damos la vuelta al sifón y llenamos completamente de agua (o de fluido a trasvasar), tapamos los extremos, y los introducimos en cada uno de los recipientes. Comprobamos que el agua fluye de un recipiente a otro, hasta que se igualan las alturas de los depósitos. ¿Qué ha sucedido?
Como sabemos los puntos a la misma altura tienen igual presión hidrostática. Estamos comunicando dos depósitos de distinta presión por lo que circulará del de mayor presión al de menor, hasta que el nivel de los fluidos se iguale.
Este dispositivo se usa en los inodoros de nuestra casa, para evitar que los malos olores de las tuberías de desagüe salgan al exterior. En este caso lleva un doble sifón puesto en horizontal
PRESION EN A:
-Presion atmosférica (P), es una presión originada por la columna ‘’a’’
PRESION EN B:
-Presion atmosférica(P), es una presión originada por la columna ‘’b’’, esta presión es menor que la del ‘’a’’
Se produce una depresión que hace que haya movimiento desde A hasta B. El peso del agua dentro del tramo de manguera ‘’A’’ es menor que el peso del agua en el extremo B, creándose una depresión que impulsa el agua a fluir.
Teoría del sifón
Sifón
Un sifón está formado por un tubo, en forma de "U" invertida (en el caso de sifon normal) , con uno de sus extremos sumergidos en un líquido, que asciende por el tubo a mayor altura que su superficie, desaguando por el otro extremo. Para que el sifón funcione debe estar lleno de líquido, ya que el peso del líquido en la rama del desagüe es la fuerza que eleva el fluido en la otra rama.
El sifón ya era conocido por los romanos que lo utilizaban en sus acueductos.
Sifón Normal
Sifón Invertido
Tomado de:
http://es.wikipedia.org/wiki/Sifón#En_instalaciones_hidr.C3.A1ulicas_en_edificios
El siguiente dibujo muestra un sifón funcionando normalmente:
El punto A siempre debe quedar por encima del punto B. Esto evita que el sifón se descebe. El punto C es una pequeña perforación con una llave (de las de aire) acoplada que permite que podamos succionar para extraer el aire y que el sifón comience a funcionar. Lógicamente esto sólo es necesario hacerlo para poner por primera vez el sifón en marcha, ya que si funciona bien, nunca debe quedarse el tubo en "U" invertida vacío de agua.
Es conveniente acoplarle una llave de paso para poder evitar posibles ruidos en el sifón.
El punto D marca el nivel máximo de recipiente. En realidad es el máximo y el que siempre va a tener. Nunca va a estar por debajo porque entonces nos estaría faltando agua. Todo el borde superior de la caja que va dentro del recipiente debe tener forma de castillo para evitar la entrada al sifón de restos.
La diferencia entre el nivel que alcanza el agua en la caja interior y exterior del overflow box la determina la capacidad de succión que tiene la "U" invertida. Cuanto más ancha y larga sea mayor será esta capacidad.
El dibujo representa un sifón que descarga agua por encima de una presa.
La altura total en la sección 1 es:
