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HIDRAULICA SANITARIA HIDRAULICA DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE

HIDRAULICA DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE · 2018. 9. 7. · HIDRAULICA SANITARIA . EJEMPLOS DE PROBLEMAS HIDRÁULICAMENTE DETERMINADOS Se desea conocer el caudal y el diámetro

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HIDRAULICA SANITARIA

HIDRAULICA DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE

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NOCIONES GENERALES – Definición y ramas

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NOCIONES GENERALES – Ejemplos de la antigüedad

Red de Canales de riego en Mesopotamia, hoy Irak

En Nipur (Babilonia) existían colectores de aguas negras desde 3.750 A.C.

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NOCIONES GENERALES – Ejemplos de la antigüedad

Jardines Colgantes de Babilonia

HIDRAULICA SANITARIA

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NOCIONES GENERALES – Ejemplos de la antigüedad

Las 16 fuentes sagradas, Machupicchu, Cuzco

Canalización de riego Azteca, México

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NOCIONES GENERALES – Principales invenciones

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NOCIONES GENERALES – Símbolos, dimensiones y unidades

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CONVERSION DE UNIDADES

En hidráulica aplicada es frecuente la necesidad de convertir unidades de medida de cantidades tales como caudal y presión. Para establecer un método certero y sistemático de transformación, se sugiere formular la conversión con el siguiente procedimiento: Por ejemplo, transformar de [Km/hra] a [m/seg] (submúltiplo):

Expresado en

Expresada en

1Km=1000m

1hra=3.600seg

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CONVERSION DE UNIDADES

Otro ejemplo, convertir a unidad múltiplo: Transformar de [lt/seg] a [m3/día]:

Expresado en

Expresada en

1[lt]=1/1000[m3]

1[día]=1/86.400[seg]

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CONVERTIR UNIDADES - EJERCICIOS

1.- Convertir 1[m3/hra] en [lt/min]. 2.- Calcular cuántos [m3] se acumulan con una llave de 1[lt/seg] abierta durante 1 día. 3.- Convertir 1[Kg/cm2] a [lb/plg2], (libras por pulgada cuadrada o PSI). 4.- Una fuga de una gota de agua acumula 1[cm3/min]. Calcular cuántos metros cúbicos se pierden al mes. 5.- Calcular la equivalencia entre [m.c.a.] (metro de columna de agua) y [Kg/cm2] 6.- Convertir a [lt/seg] el consumo diario de agua de 4 personas que demandan 250[lt/hab/día].

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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS – Propiedades físicas del agua

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HIDROSTATICA – Presión

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HIDROSTATICA – Presión

La presión que ejerce la columna de líquido sobre la superficie “S” será la debida al peso que ejerce dicha columna en ese plano:

2m

Kg

S

wp

][

][

2

3

3

mS

mVm

Kg

p

][

][][

2

2

3

mS

mhmSm

Kg

p

2m

kghp

Pero como:

Y como: V=S·h

Finalmente:

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HIDRODINAMICA

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HIDRODINAMICA – Caudal

(Gasto o Flujo)

En instalaciones domiciliarias, es frecuente utilizar litros por minuto y metros cúbicos por hora. En hidráulica sanitaria es frecuente utilizar litros por segundo, metros cúbicos por día.

t

VQ

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ECUACION DE CONTINUIDAD

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ECUACION DE CONTINUIDAD - aplicación

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ECUACION DE CONTINUIDAD - aplicación

Conforme a la norma chilena 2485, la velocidad máxima en tuberías domiciliarias no debe exceder de 2,5 m/s para esta tubería, por lo que debe aumentarse el diámetro.

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ECUACION DE CONTINUIDAD - ejercicios

1.- ¿Cuál es la velocidad media en una tubería de D=15[cm], si el caudal de agua transportado es de 3.800[m3/día]?. 2.- ¿Qué diámetro debe tener una tubería para transportar 2[m3/seg] a una velocidad media de 3[m/seg]?. 3.- Por una tubería de 30[cm] de diámetro circulan 1800[lt/min], reduciéndose después el diámetro de la tubería a 15[cm]. Calcular las velocidades medias en ambas tuberías. 4.- Si la velocidad en una tubería de 30[cm] de diámetro es de 0,5[m/seg], ¿cuál será la velocidad del chorro a la salida de una boquilla de 7,5[cm] de diámetro, colocada en su extremo?. 5.- Cuánto tiempo debe esperar una persona para que salga el agua caliente en la ducha más alejada de la instalación, si el artefacto se ubica en el segundo piso, alimentado por una tubería de 19[mm] de diámetro y 9[m] de longitud. Considerar que la ducha totalmente abierta descarga 10[lt/min]. Cuántos litros de agua se pierden.

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HIDRODINAMICA – teorema de Bernoulli

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HIDRODINAMICA – extensión del teorema de Bernoulli a los casos prácticos

1

2

2

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HIDRODINAMICA – potencia hidráulica

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – escurrimiento forzado

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – escurrimiento libre

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – ejemplos de flujo forzado

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – ejemplos de flujo libre

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TUBERIAS Y CONDUCTOS – convención “informativa” de denominaciones

Tubo: una sola pieza, cilíndrica, de extensión limitada por el tamaño de fabricación. De un modo general, la palabra tubo se aplica a ductos circulares de diámetro de 100[mm] o más. Caño: designación equivalente a tubo, dada a ductos aquellos de menor diámetro a 100[mm]. A su vez, tubería y cañería denominan a conjuntos de unidades para formar una instalación mayor. Estas denominaciones generalmente se aplican a conductos forzados.

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – regímenes de flujo

En conductos o tuberías: Re<2000, ->flujo laminar Re>4000, ->flujo turbulento

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REGÍMENES DE FLUJO - ejemplo

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PIEZÓMETROS Y PRESIÓN EN LOS SISTEMAS DE SUMINISTRO

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H

AL

TU

RA

= H

EJE TUBERÍA

SISTEMA SIN FLUJO: PRESIÓN ESTÁTICA

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LONG = Xn

LONG = X2

LONG = X1

AL

TU

RA

= h

n

AL

TU

RA

= h

2

AL

TU

RA

= h

1

AL

TU

RA

= H

EJE TUBERÍA

SISTEMA CON FLUJO: PRESIÓN DINÁMICA

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PR

ES

ION

DIS

PO

NIB

LE

COTA DE TERRENO

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

COTA PIEZOMETRICA - COTA DE TERRENO = PRESION DISPONIBLE

ALTURA PIEZOMETRICA - ALTURA DE TERRENO = PRESION DISPONIBLE

COTA PIEZOMETRICA

ALT

UR

A P

IEZ

OM

ET

RIC

A

NIVEL DE REFERENCIA

EJE TUBERÍA

SISTEMA CON FLUJO: DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

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PLANO DE CARGA

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN: SIN CONSUMO, PRESIÓN ESTÁTICA

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PLANO DE CARGA DINAMICO

PLANO DE CARGA ESTATICO

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN: CON CONSUMO, PRESIÓN DINÁMICA

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COTA PIEZOMETRICA

COTA DE TERRENO

NIVEL DE REFERENCIA

PRESION DISPONIBLE

PERDIDA DE CARGA

PRESION DISPONIBLE

PERDIDA DE CARGA

PERDIDA DE CARGA

PRESION DISPONIBLE

NIVEL DINAMICOPLANO DE CARGA

PLANO DE CARGANIVEL ESTATICO

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN: COTA DE TERRENO Y COTA PIEZOMÉTRICA

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DCBA

PR

ES

ION

MIN

IMA

= 1

4 m

ca

PIEZOMETRICACOTA

COTA DETERRENO

REFERENCIANIVEL DE

PRESIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN: INFLUENCIA DOMICILIARIA

HIDRAULICA SANITARIA

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COTAPIEZOMETRICA B

TERRENO BCOTA DE

TR

AM

O A

-B

PE

RD

IDA

DE

CA

RG

A

PE

RD

IDA

DE

CA

RG

A

DE

CA

RG

AP

ER

DID

A

COTA = 0,0A B C D

PIEZOMETRICA A = 24,0COTA

COTA DETERRENO A = 10,0

REFERENCIANIVEL DE

PR

ES

ION

DIS

PO

NIB

LE

= 1

4m

ca (

SE

N N

CH

2485)

CP A = 24,0

CP B = CP A - PERD AB

=PERD AB

PR

ES

DIS

P B

= C

P B

- C

T B

TR

AM

O B

-C

=PERD BC

PR

ES

DIS

P C

= C

P C

- C

T CCP C = CP B - PERD BC

COTA DETERRENO C

PIEZOMETRICA CCOTA

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PRESIÓN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN: INFLUENCIA DOMICILIARIA

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PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

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TIPOS DE PÉRDIDAS DE CARGA

HIDRAULICA SANITARIA

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ECUACION UNIVERSAL DE RESISTENCIA AL FLUJO

(ECUACION UNIVERSAL)

HIDRAULICA SANITARIA

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CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL FLUJO

HIDRAULICA SANITARIA

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Material Uso frecuente

Acero Galvanizado Red seca de incendio en edificios, instalaciones industriales

Acero Soldado Líneas de conducción, líneas de descarga, tuberías forzadas de centrales, instalaciones industriales, oleoductos.

Acero Galvanizado ondulado Alcantarillas viales

Asbesto Cemento (ya en desuso en instalaciones nuevas)

Líneas de conducción, redes de distribución, colectores de alcantarillado

Cobre Instalaciones en edificios, redes de agua potable fría y caliente

Concreto armado Líneas de conducción, alcantarillas sanitarias, alcantarillas pluviales

Concreto simple Alcantarillas, drenajes

MATERIALES EMPLEADOS EN LAS TUBERIAS

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Material Uso frecuente

Arcilla vitrificada (ya en desuso actualmente) Alcantarillas sanitarias, alcantarillas pluviales

Plástico: PVC (Policloruro de vinilo) Instalaciones públicas y domiciliarias de agua potable y alcantarillado sanitario

Plástico: Polietileno de Alta Densidad (PEAD o HDPE)

Instalaciones públicas de agua potable y alcantarillado sanitario

Plástico: Polietileno Reticulado (PEX) Instalaciones domiciliarias de agua potable fría y caliente

Plástico: Polipropileno (PPP) Instalaciones domiciliarias de agua potable fría y caliente

MATERIALES EMPLEADOS EN LAS TUBERIAS

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MATERIALES EMPLEADOS EN LAS TUBERIAS

HIDRAULICA SANITARIA

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FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de DARCY

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COEFICIENTES “f” PARA FÓRMULA DE DARCY

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USO DE LA FÓRMULA DE DARCY – ejemplo de aplicación

(1 cv = 0,736 kW)

220

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FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de FLAMANT

HIDRAULICA SANITARIA

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FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de SCOBEY

HIDRAULICA SANITARIA

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FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de GAUCKLER Y STRICKLER

GAUCKLER

HIDRAULICA SANITARIA

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FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de MANNING

16/3

Gauckler

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FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de HAZEN y WILLIAMS

o iguales a 100mm

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FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de FAIR-WHIPPLE-HSIAO

(inferiores a

100 mm, según NCh2485).

HIDRAULICA SANITARIA

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CÁLCULO DE CONDUCTOS FORZADOS – ejemplos de aplicación

HIDRAULICA SANITARIA

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TIPOLOGÍA DE PROBLEMAS EN TUBERÍAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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EJEMPLOS DE PROBLEMAS HIDRÁULICAMENTE DETERMINADOS

Calcular el caudal que fluye por un conducto de fierro fundido usado (C=90), de 200mm de diámetro, desde un recipiente en la cota 200m hasta otro recipiente en la cota cero. La longitud del conducto es de 10Km. Calcular, también, la velocidad. R: Q=44 l/s; V=1,4 m/s

Calcular el diámetro de una tubería de acero usada (C=90), que conduce un caudal de 250 l/s con una pérdida de carga de 1,7m por 100m. Calcular también la velocidad. R: D=0,4m; V=2m/s

HIDRAULICA SANITARIA

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EJEMPLOS DE PROBLEMAS HIDRÁULICAMENTE DETERMINADOS

Se desea conocer el caudal y el diámetro de una tubería con C=120, de tal forma que la velocidad sea 3 m/s y la pérdida de carga sea de 5,00m/100m. R: D=200 mm; Q=94 l/s.

Supongamos un conducto de diámetro D=500mm que transporta un caudal de 800 l/s. Calcular la pérdida de carga y la velocidad del flujo. Se trata de una tubería con 20 años de uso. La extensión del conducto es de 10 Km. R: V=4,1 m/s; Sf=0,0411; hf=411 m.

HIDRAULICA SANITARIA

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EJEMPLOS DE PROBLEMAS HIDRÁULICAMENTE DETERMINADOS

Se desea transportar 1.200 l/s de agua a una velocidad de 1 m/s. Calcular el diámetro y la pérdida de carga, (C=100). La extensión de la tubería es de 500m. R: D=1,2m; Sf=0,001; hf=0,5m.

Se desea conocer el caudal y la pérdida de carga unitaria de un flujo en un tubo de acero, con 5 años de uso, de 450mm de diámetro, con una velocidad de 2,5m/s. R: Q=397 l/s; Sf=0,012.

Verificar la validez de los resultados obtenidos, considerando que para ello Re>4000

HIDRAULICA SANITARIA

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MULTIPLICIDAD DE FÓRMULAS

HIDRAULICA SANITARIA

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CÁLCULO DE CONDUCTOS – consideraciones topográficas

HIDRAULICA SANITARIA

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CÁLCULO DE CONDUCTOS – consideraciones topográficas

aplicando

HIDRAULICA SANITARIA

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CÁLCULO DE CONDUCTOS – consideraciones prácticas

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – consideraciones de velocidad

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – consideraciones de velocidad

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – consideraciones de velocidad

En Chile, Vmax<=2,5[m/s]

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS - Expresión general de las pérdidas locales

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Influencia de las pérdidas locales

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Influencia de las pérdidas locales

por la fórmula

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Influencia de las pérdidas locales

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Influencia de las pérdidas locales

también

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Líneas de carga

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

][32,06,19

5,2

2

22

mg

v

En Chile, para la máxima velocidad domiciliaria:

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Posición de la tubería respecto a la línea de carga

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Posición de la tubería respecto a la línea de carga

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Posición de la tubería respecto a la línea de carga

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Posición de la tubería respecto a la línea de carga

HIDRAULICA SANITARIA

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PLANO

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Posición de la tubería respecto a la línea de carga

HIDRAULICA SANITARIA

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ABSOLUTO

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Posición de la tubería respecto a la línea de carga

HIDRAULICA SANITARIA

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HIDRAULICA SANITARIA

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Tuberías alimentadas por los dos extremos

hf1

hf2

--> Q

L1, q1

, q2

PROBLEMA DE LOS DOS DEPOSITOS: Tuberías alimentadas por los dos extremos. La figura muestra dos depósitos unidos por una tubería que incluye una derivación en el punto O. En determinadas condiciones, la

tubería OP podrá ser alimentada al mismo tiempo desde ambos depósitos.

En general, este tipo de problemas consiste en determinar el caudal, conocido el diámetro, o a la inversa. Se entienden conocidas las cotas de terreno y las longitudes de la tubería.

Se pueden identificar tres hipótesis.

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Tuberías alimentadas por los dos extremos

1ª hipótesis: La válvula está cerrada, el estanque o reservorio más elevado R1 alimenta a R2. La línea piezométrica va directamente de N1 a N2, condición en la que hf1=h. Empleando Hazen-Williams y Continuidad:

54,063,0355,0 fSCDV

21 LL

hS f

VD

AVQ4

2

54,0

21

63,2 355,04

LL

hCDQ

54,0

21

63,22787,0

LL

hCDQ

El caudal calculado corresponde al Q de llenado de R2.

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Tuberías alimentadas por los dos extremos

2ª hipótesis: La válvula está semiabierta a un punto tal que solo el estanque R1 alimenta a la tubería OP. La línea piezométrica es N1CN2, condición en la que R2 no entrega caudal (dado que CN2 es horizontal). Igualmente hf1=h, pero Sf es producida solo por L1. Empleando Hazen-Williams y Continuidad:

54,063,0355,0 fSCDV

1L

hS f

VD

AVqQ4

12

54,0

1

63,22787,0

L

hCDQ

HIDRAULICA SANITARIA

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FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – Tuberías alimentadas por los dos extremos

3ª hipótesis: La válvula se abre aún más, haciendo caer la línea piezométrica al punto D, lo que ocasiona suministro a la tubería OP desde ambos estanques, R1 y R2. La línea piezométrica es N1DN2, condición en la que hf1=h+hf2.

54,063,0355,0 fSCDV

54,0

1

63,21

2787,01

L

hCDq

f

54,0

2

63,22

2787,02

L

hCDq

f

21 qqQ 21 ff hhh

La descarga máxima en la tubería OP se logra cuando hf1=H

HIDRAULICA SANITARIA

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HIDRAULICA SANITARIA

TUBERÍAS ALIMENTADAS POR LOS DOS EXTREMOS - Ejemplo

Se desea abastecer una comunidad de 1000 viviendas desde dos estanques, como se muestra en la figura. Si el estanque 1 se encuentra a 85[m] sobre el punto de suministro a la población, y el desnivel entre ambos estanques es de 40[m], calcular el diámetro de la tubería de PVC que desde cada estanque abastecerá la población, si en la condición de máximo caudal demandado desde el conjunto habitacional se debe disponer una presión en el punto de alimentación de 1,5[kg/cm2]. Considerar: densidad habitacional=5,5[hab/viv]; dotación de consumo=200[l/hab/día]; factor del día de máximo consumo=1,5; factor de la hora de máximo consumo=1,5. La longitud de tubería desde el estanque 1 es de 600[m] y desde el estanque 2 es de 300[m].

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REDES DE TUBERIAS – Redes ramificadas o abiertas

Las redes de distribución ramificadas tienen como característica que el agua escurre siempre en el mismo sentido. Las redes ramificadas se estructuran jerárquicamente pudiéndose distinguir tuberías primarias, secundarias, terciarias, etc. Este sistema de distribución suele emplearse en suministros a comunidades de pequeña envergadura. Es también el método utilizado en las redes domiciliarias de agua potable.

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Ventajas: Son sistemas sencillos de calcular, ya que al estar definido el sentido de flujo del agua, puede precisarse con exactitud, el caudal que circulará por cada tubería, lo cual facilita enormemente el cálculo de los diámetros. Son, en determinados casos, más económicas, pues requieren menor longitud de red.

REDES DE TUBERIAS – Redes ramificadas o abiertas

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Redes ramificadas o abiertas Desventajas: Una rotura puede interrumpir parcial o totalmente la distribución. Los extremos de la ramificación presentan el inconveniente de que en ellos el agua queda estancada y se hace necesario, para evitar contaminaciones, efectuar frecuentes descargas, ya sea por medio válvulas de desagüe o grifos de incendio. La economía que resulta del menor desarrollo (menor número de kilómetros de la red) es más bien aparente que real, ya que en este caso será necesario contar con diámetros mayores, puesto que la alimentación de cada tramo no se verifica más que por un solo lado.

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Cálculo de Redes Abiertas

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Redes cerradas o malladas

En las redes malladas, las tuberías se interconectan unas con otras, formando circuitos cerrados y se caracterizan por el hecho de que la alimentación de las tuberías puede efectuarse por sus dos extremos indistintamente, según se comporten las tuberías adyacentes, de manera que el sentido del flujo no es necesariamente siempre el mismo. Estas redes se sectorizan mediante válvulas de manera que cualquier sector puede ser aislado del resto para efectos de mantención o reparación.

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Redes cerradas o malladas

Ventajas: Libertad en el sentido de la circulación del agua, eliminando el efecto de estancamiento. Distribución equilibrada de las presiones. Mayor seguridad en el servicio, ya que una avería en un punto determinado no acarrea, como en el caso anterior, un corte de suministro, pues el agua puede conducirse por otras tuberías de la malla, dejando aislado el tramo en reparación.

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Redes cerradas o malladas

Desventajas: El cálculo del sistema es más complejo. No obstante, hoy con el apoyo de software esto no constituye un gran problema. Mayor costo de instalación, (válvulas y extensión de tuberías).

HIDRAULICA SANITARIA

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REPRESENTACIÓN ISOMÉTRICA DEL SISTEMA

Qs = Caudal que sale del sistema

Qi = Caudal que entra al sistema

Qi

Qs Qs

Qs

Qs

Qs

NUDOS

LINEAS O TUBERIAS

HIDRAULICA SANITARIA

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Qi

Qs Qs

Qs

Qs

Qs

Qe

QeQe

Qe

Qe

Qe

Qe

Qe

REPRESENTACIÓN ISOMÉTRICA DEL SISTEMA

Qs = Caudal que sale del sistema

Qi = Caudal que ingresa al sistema

Qe = Caudal que escurre por las tuberías del sistema

HIDRAULICA SANITARIA

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Qi

QeQe

Qe

Qs Qs

Qe

Qe

Qs

QsQe

Qe

Qe Qs

PLANO DE R

EFERENCIA

SISTEMA DE REFERENCIA DE LA RED

HIDRAULICA SANITARIA

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AL

TU

RA

DE

TE

RR

EN

O

AL

TU

RA

DE

TE

RR

EN

O

PLANO DE R

EFERENCIA

Qe

Qe

Qe Qs

Qs

Qe

Qe

QsQs

Qe

QeQe

QiQs

SISTEMA DE REFERENCIA DE LA RED

Descripción de alturas del sistema:

TOPOGRAFIA DEL TERRENO

HIDRAULICA SANITARIA

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ALT

UR

A D

E A

GU

A

ALT

UR

A D

E A

GU

A

ALT

UR

A D

E A

GU

A

PLANO DE R

EFERENCIA

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

Qe

Qe

Qe Qs

Qs

Qe

Qe

QsQs

Qe

QeQe

QiQs

SISTEMA DE REFERENCIA DE LA RED

Descripción de alturas del sistema:

TOPOGRAFIA DE LAS PRESIONES

HIDRAULICA SANITARIA

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Qi

Qe

Qe

Qe

QsA

LT

UR

A D

E A

GU

A

ALT

UR

A D

E A

GU

A

ALT

UR

A D

E A

GU

A

Qs

Qe

Qe

Qe

QeQs

Qs

Qe

Qs

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

PLANO DE R

EFERENCIA

PLANO DE TERRENO Y PLANO DE PRESIONES

HIDRAULICA SANITARIA

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ALT

UR

A D

E A

GU

A

ALT

UR

A D

E A

GU

A

Qs

Qe

Qi

Qe

Qe

Qe

Qs

ALT

UR

A D

E A

GU

A

Qs

Qe

Qe

Qe

Qe

Qs

Qs

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

PLANO DE R

EFERENCIA

COTA DE TERRENO

COTA PIEZOMETRICA

(PR

ES

ION

DE

AG

UA

)

COTAS DEL SISTEMA

HIDRAULICA SANITARIA

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AL

TU

RA

DE

AG

UA

IN

ICIA

L

Qi

Qe, L, D

Qs

AL

TU

RA

DE

TE

RR

EN

O

PLANO DE REFERENCIA

C. T. INICIAL

COTA PIEZOMETRICA INICIAL

(PR

ES

ION

IN

ICIA

L) COTA PIEZOMETRICA FINAL

C. T. FINALA

LT

UR

A D

E A

GU

A F

INA

L

(PR

ES

ION

FIN

AL)

ALTURA DE PERDIDAS DE CARGA

PRESIONES Y PERDIDAS DE CARGA

),,( DLQfh ef

HIDRAULICA SANITARIA

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PLANO DE REFERENCIA

Qe, L, D

ALTURA DE PERDIDAS DE CARGA

C. T. FINAL

C. T. INICIAL

C. P. INICIAL

C. P. FINAL

Qe, L, D

(PR

ES

ION

DE

AG

UA

)

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

QsQs

Qi

ALT

UR

A D

E A

GU

A

ALT

UR

A D

E T

ER

RE

NO

PRESIONES Y PERDIDAS DE CARGA

),,( DLQfh ef

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Cálculo de Redes cerradas.

El método de Hardy Cross Es un proceso de tanteos directos, aplicando ajustes controlados sobre valores previamente adoptados. Corrientemente se utiliza la modalidad de ajustar los caudales de la red.

Datos: Longitud, Diámetro y materialidad de tuberías. Caudal saliente en nudos. Cotas de terreno en nudos y fuente. Incógnitas: Caudales en tuberías. Presiones en nudos.

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Cálculo de Redes cerradas.

=0

| |

| |

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Cálculo de Redes cerradas.

- | |

| |

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Cálculo de Redes cerradas.

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Cálculo de Redes cerradas

Ejemplo de cálculo:

30

20 r=5

r=2

r=4

r=1

HIDRAULICA SANITARIA

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REDES DE TUBERIAS – Cálculo de Redes cerradas

Solución:

HIDRAULICA SANITARIA

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GOLPE DE ARIETE – Descripción

HIDRAULICA SANITARIA

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GOLPE DE ARIETE – Descripción

HIDRAULICA SANITARIA

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GOLPE DE ARIETE – Cálculo

HIDRAULICA SANITARIA

CELERIDAD: La velocidad de propagación de la onda puede ser calculada con la fórmula de Allievi:

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GOLPE DE ARIETE – Cálculo

HIDRAULICA SANITARIA

FASE O PERIODO DE LA TUBERÍA:

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GOLPE DE ARIETE – Cálculo

HIDRAULICA SANITARIA

CIERRE RAPIDO, CÁLCULO DE LA SOBREPRESIÓN MÁXIMA:

Donde: ha = sobrepresión, [mca] C = celeridad, [m/s] V = velocidad media del agua, [m/s] g = aceleración de gravedad, [m/s2]

CIERRE LENTO, CÁLCULO DE LA SOBREPRESIÓN (MICHAUD, VENSANO):

Donde: ha = sobrepresión, [mca] L = longitud tubería, [m] V = velocidad media del agua, [m/s] g = aceleración de gravedad, [m/s2] = tiempo de maniobra, [s]

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GOLPE DE ARIETE – Ejercicio

HIDRAULICA SANITARIA

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GOLPE DE ARIETE – Ejercicio

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