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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAE.A.P DE INGENIERA HIDRULICAI. INTRODUCCIONLas redes abiertas son conductos ramificados que se alimentan desde uno o varios suministros y conducen el agua entre ellos o desde ellos y los extremos finales por un nico recorrido posible.
El siguiente informe establecer forma generalizada algunos de los conceptos bsicos y ecuaciones elementales de Redes Abiertas y as mismo desarrollara un ejemplo planteado para poner en prctica toda la teora antes ya mencionada.
II. OBJETIVOS Disear una Red abierta. Aplicar la teora brindada en clase.
III. MARCO TERICO
REDES ABIERTASLas redes abiertas son conductos ramificados que se alimentan desde uno o varios suministros y conducen el agua entre ellos o desde ellos y los extremos finales por un nico recorrido posible.En puntos determinados de la red pueden ocurrir descargas o salidas de agua, adems de las posibles ramificaciones. Esos puntos se denominan nudos de consumo. Pero tambin es un nudo el punto donde cambian las caractersticas del conducto, como su dimetro o su rugosidad, as no haya consumo ni ramificacin.TanqueNudo 1Nudo 2Nudo 3Planta de una red abiertaNudo 4Extremo 1Extremo 2Extremo 3Extremo 4Extremo 5Extremo final: tanque, descarga a la atmsfera o inicio de otro conducto.
HIDRULICA DE LA CONDUCCINNudo jPlanta de una nudo tpicoConsumo qj
Continuidad. En cada nudo se plantea una ecuacin de continuidad. Sea Qi el caudal que circula por el tramo i, que termina en el nudo j, y sea qj el caudal que se descarga en el nudo j:
Qi = Qi+1 + qj
Energa. Entre el extremo de suministro, con frecuencia un tanque, y cada extremo, que puede ser una descarga sumergida en un tanque, una descarga libre a la atmsfera o el inicio de otro tubo se escribe la ecuacin de la energa:
Htanque de suministro = Hextremo final + Shf + ShL
DISEO DE LA RED: ESTUDIO DE LA ECUACIN DE LA ENERGA. Entre el extremo de suministro, con frecuencia un tanque, y cada extremo final, que puede ser una descarga sumergida en un tanque, una descarga libre a la atmsfera o el inicio de otro tubo, se escribe la ecuacin de la energa:Htanque de suministro = Hextremo final + Shf + ShL
Para el desarrollo que sigue se supone flujo permanente e incompresible y que se conocen el desnivel HT entre la superficie libre del tanque superior, abierto a la atmsfera, y los extremos de la red; las presiones se asumen manomtricas; se conocen las cotas en todos los nudos de consumo, la presin de servicio para cada usuario, los extremos son los medidores de consumo en la acometida de los usuarios con consumo constante y conocido en los nudos 1 a 4, as sea nulo, y en los extremos 1 a 5; longitudes, rugosidades y coeficientes de prdida local conocidos en los tubos 1 a 9.Debe determinarse el dimetro en cada tramo.
Continuidad en cada nudo:(1)
Ecuacin de la energa por cada recorrido, para el recorrido 1+2+3:
(2)
Velocidad media en cada tubo
rea de la seccin transversal del tubo
La prdida en cada tubo, a su vez, es: (3)
Estado de flujo:Reynolds (4)
Para calcular el factor de friccin, f, si el flujo es laminar:
Poiseuille, (5a)
Para calcular el factor de friccin, f, si el flujo es turbulento:
Colebrook-White, (5b)CMARA ROMPE-PRESINDepsito con superficie libre de agua y volumen relativamente pequeo, que se ubica en puntos intermedios de una tubera separndola en partes. Su funcin es reducir la presin hidrosttica a cero y establecer un nuevo nivel esttico aguas abajo.
IV. CALCULOSDatos:Nhabt/casa8cons/habt50lit/dia
N POBLAC.N CASASNHABITCONS lit/diaQ (lit/seg)Q (m^3/seg)P/( m.c.a)
254020000.0232.3148E-055
897236000.0424.1667E-055
9118844000.0515.0926E-055
11129648000.0565.5556E-055
122217688000.1020.000101855
13118844000.0515.0926E-055
141310452000.0606.0185E-055
172016080000.0939.2593E-055
0.4770.00047685
tramoLongitudCOTAS
Cota InicioCota final
154.7728962880
224.5028802878
3344.6428802800
4104.6928002800
544.0628002790
654.2827902786
752.4727902780
8166.1527802770
9-cam174.6127802750
cam-10104.3527502740
11127.2127402734
1245.5127402738
13148.4527382738
1496.2527382730
15208.1327302730
1672.4027302720
Visc. Cinemat. =1.141E-06Para 15C
N tramos red L =15
N extremos m =8
N de dimetros ASUMIR =7
material PVC E =0.0015mm
Solucin:Formulas a utilizar
1 Asumimos Dimetros desde el reservorio hasta el punto FinalTRAMO13579-camcam-10121416
DIAM pulg0.750.750.750.750.750.750.750.750.75
DIAM m0.019050.019050.019050.019050.019050.019050.019050.019050.01905
Reynolds27932.703326576.746824136.025121152.920917898.625417898.625414373.13868406.930115423.82588
Rugosidad7.874E-057.874E-057.874E-057.874E-057.874E-057.874E-057.874E-057.874E-057.874E-05
f0.02380.02410.02460.02550.02650.02650.02810.03250.0369
2 Calculamos Prdidas de carga y Presin para la tubera Principal:
TRAMOSPERDIDASPRESION
19.75406.2460
356.234330.0117
56.070133.9415
75.736338.2053
9-cam14.25450.0000
cam-108.51881.4812
122.53540.9458
142.12216.8238
160.754716.0691
3 Calculamos el dimetro asumiendo f= 0.02 mediante iteraciones:TRAMO 2Asumir f= 0.02ReynoldsE/D =f
tramo 20.005824437.51680.00025770.0393
0.006663876.78930.00022510.0410
0.006723844.46310.00022320.0411
0.006723842.44180.00022310.0411
Diam 20.0127m
Diam 20.5pulg
TRAMO 4Asumir f= 0.02ReynoldsE/D =f
Diam tramo 40.006547104.19770.00022920.0341
0.005768075.38480.00026050.0329
0.007236429.56620.00020740.0351
0.007336346.96160.00020480.0353
0.007336342.20220.00020460.0353
Diam 40.0127m
Diam 40.5pulg
TRAMO 6Asumir f= 0.02ReynoldsE/D =f
Diam tramo 60.005899655.581090.000254860.0313
0.006448826.175230.000232970.0321
0.006478783.102480.000231830.0322
0.006478780.740320.000231770.0322
Diam 60.0127m
Diam 60.5pulg
TRAMO 8Asumir f= 0.02ReynoldsE/D =f
Diam tramo 80.007228586.931390.000207770.0323
0.007957799.630740.000188720.0332
0.007997757.828430.000187710.0333
0.007997755.478070.000187650.0333
Diam 80.0127m
Diam 80.5pulg
TRAMO 11Asumir f= 0.02ReynoldsE/D =f
Diam tram 110.012515366.824460.000119870.0370
0.014164744.399630.000105960.0385
0.014264709.096430.000105180.0385
0.014274706.943620.000105130.0385
Diam 110.01905m
Diam 110.75pulg
TRAMO 13 Asumir f= 0.02ReynoldsE/D =f
Diam tram 130.016946708.953728.8543E-050.0347
0.018916009.902217.9317E-050.0358
0.019035971.278797.8807E-050.0359
0.019045969.003367.8777E-050.0359
Diam 5--120.01905m
Diam 5--120.75pulg
TRAMO 15Asumir f= 0.02ReynoldsE/D =f
Diam tram 150.009585933.527320.000156620.0360
0.010775276.621140.000139280.0372
0.010855239.90370.000138310.0373
0.010855237.704390.000138250.0373
Diam 5--140.0127m
Diam 5--140.5pulg
4 Mediante la frmula:
Despejamos para hallar el caudal
TRAMOPERDIDA DE CARGAD en pulg.LONGITUDfCAUDALCAUDAL
(asumido)(m)(Calculado)(m3/Seg)(Lit/Seg)
23.2460.524.500.04110.000113540.1135
425.0120.5104.690.03530.000164560.1646
632.9420.554.280.03220.000274700.2747
843.2050.5166.150.03330.000176750.1768
112.4810.75127.210.03850.000123950.1240
131.8240.75148.450.03590.000101970.1020
1511.0690.5208.130.03730.000075490.0755
V. RESULTADOS TRAMODIAMETROGASTO DE APORTE REAL (lit/Seg)GASTO DE APORTE CONDICIONADO (lit/Seg)CAUDAL SOBRANTECONDICION
(pulg)
20.50.11350.0230.0904Gasto regulado
40.50.16460.0420.1229Gasto regulado
60.50.27470.0510.2238Gasto regulado
80.50.17680.0560.1212Gasto regulado
110.750.12400.0600.0638Gasto regulado
130.750.10200.1020.0001Gasto regulado
150.50.07550.0510.0246Gasto regulado
TOTAL1.03090.38430.6467
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se logr disear una Red Abierta. Se practic la teora brindada en clase.
VII. BIBLIOGRAFA
1. Robert L. Mott: Mecnica de fluidos, Editorial Pearson, Sexta edicin, Mxico, 20062. Victor L. Streeter: Mecnica de fluidos, Editorial Mc Graw Gil, Novena edicin, Colombia, 20033. Oswaldo Ortiz Vera: Mecnica de Fluidos II, Per, 20074. Azevedo, Acosta: Manual de hidrulica, Editorial Harla, Sexta edicin, Brasil, 1976
Ingeniera Hidrulica I Red Abierta4