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Física : concepto y uso del sifón


 

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SIFÓN

Se llama así a un tubo acodado de dos ramas de distinta longitud, que sirve para trasvasar líquidos entre dos recipientes a distinto nivel (fig. 18); por ejemplo, cuando se trasvasa combustible de un automóvil a otro mediante un tubo flexible.

El sifón es un tubo encorvado de ramas desiguales, abierto en sus extremidades. Sirve para trasegar los líquidos sin mover los vasos que los contienen.

El sifón empieza a funcionar cuando está cebado, es decir, lleno de líquido. Ordinariamente se lo ceba aspirando por una extremidad, estando en el líquido la otra rama.

Teoría del sifón — Cuando está cebado el sifón, la presión que se ejerce de abajo arriba en el interior del tubo, sobre el elemento A es igual a la presión atmosférica H, que equivale al peso de una columna de agua de 10,33 m (El valor de la presión atmosférica en condiciones normales al nivel del mar es: 1 atmósfera = 1,033 Kg/cm2 = 10,33 m. columna de agua, en las aplicaciones prácticas se admite que la presión atmosférica es de 1 Kg/cm2.).

Pero dicho elemento recibe también de arriba abajo una presión igual al peso de una columna vertical de agua de altura h1 (presión sobre el fondo).

Luego, en definitiva, A está solicitado hacia arriba por una presión de:

H — h

Del mismo modo se demostraría que el empuje que se ejerce de abajo arriba sobre el elemento B está representado por

H — h'

Pero como h' es mayor que h y que de dos diferencias de igual minuendo es mayor la de menor sustraendo, se puede escribir:

H — h > H — h'

Figura 18. Sifón

Luego, el líquido correrá hacia arriba, en el sentido de la mayor fuerza y como se encontrará siempre una nueva pared líquida que ocupe el lugar de A, toda el agua del sifón correrá de la rama menor a la rama mayor siguiendo la forma del codo.

Figura 19. Sifón ordinario

Para que se produzca el paso de líquido de uno a otro recipiente se procede así: el extremo menor se coloca dentro del recipiente a mayor nivel y se succiona por el otro extremo; una vez que el líquido ya ha sobrepasado el codo del sifón, sigue fluyendo hacia el recipiente a menor nivel, pues se determina que

p1 > p2

En efecto,

relaciones que resultan de aplicar el teorema general de la hidrostática y el valor de la presión de abajo hacia arriba.

Como los pesos específicos son iguales y

h1< h2,

resulta

p1 > p2

por lo cual el líquido pasa del recipiente 1 al 2.

Ejemplo :

Sean: sección del sifón = 1 cm2; h = 20 cm. y h'= 42 cm. De este modo se tiene:

H = 1.033 gr.; h = 20 gr. y h' = 42 gr.

Luego el agua está solicitada:

Es esta diferencia que hace correr el agua de la rama menor a la mayor

Usos. El sifón sirve:

1º Para trasvasar líquidos sin mover los recipientes que pueden ser de mucho peso.

Si se quiere formar sifón con un tubo flexible para vaciar una pileta: 1º se tapa un extremo, apretándolo con la mano; 2º se lo llena de agua y se tapa; 3º se introduce el extremo tapado en el agua, se destapa y se lo hunde hasta el fondo de la pileta; 4º se destapa el otro extremo después de haberlo llevado a un sitio más bajo que el extremo tapada inicialmente, el agua corre entonces hasta desagotar la pileta.

2º Para evitar los malos olores que penetrarían en las habitaciones por las cañerías de desagüe. El tubo de salida en forma de sifón (fig. 20) conserva una columna de agua limpia AB, que impide toda comunicación con las cloacas.

Figura 20. Sifón de cloacas

3º Para suministrar agua corriente a ciertas ciudades.

4º También en los oleoductos que transportan el petróleo se utiliza a veces el sifón.

Sifón intermitente. — Con un sifón se puede realizar de manera automática un chorro intermitente; por ejemplo con ayuda del vaso de Tántalo (fig. 21). Este aparato se compone de un sifón TR colocado dentro de un vaso: el brazo pequeño está encorvado, el grande atraviesa el fondo del vaso. Alimenta el vaso una fuente constante F, pero de débil caudal, mientras la abertura del sifón permite una salida de agua mucho más rápida.

Figura 21. Vaso de Tántalo

Cuando alcanza el nivel del agua en el vaso la parte acodada del sifón, éste queda cebado, y sale el agua por la extremidad R.

Baja entonces el nivel en el vaso, puesto que el caudal de la fuente es más débil que el del sifón; al cabo de cierto tiempo llega dicho nivel a la extremidad del brazo menor T, pasa entonces el aire por el sifón y cesa el chorro. Pero, siendo constante la fuente, llega un momento en que vuelve a ser el nivel del agua en el vaso bastante elevado para sumergir de nuevo el sifón. Entonces, cebado otra vez, vuelve a funcionar y se reproduce la misma sucesión de fenómenos.

Pipeta.

La pipeta es un aparato que sirve para sacar pequeñas cantidades de líquido y producir su salida intermitente.

Está compuesta de un tubo B ensanchado en su parte media (fig. 22) y abierto en sus dos extremidades.

Se la introduce verticalmente en el líquido y se llena hasta que el nivel interior haya alcanzado el nivel exterior (vasos comunicantes) ; luego se cierra la parte superior con el dedo y se levanta: el agua no cae mientras no se retira el dedo.

Figura 21- Pipeta

Al principio cae cierta cantidad de líquido, pero aumentando el volumen del aire interior, disminuye su fuerza elástica, la cual llega a ser inferior a la presión atmosférica. El chorro se detiene cuando la presión atmosférica, que se ejerce por abajo, equilibra la fuerza elástica F del aire interior, más el peso P de la columna de líquido que queda en la pipeta, o sea que:

H = F + P

Si se saca el dedo, la presión atmosférica H' = H se ejerce de arriba abajo y el líquido sale porque se tiene:

H' + P > H

 

 

 


 


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