UNIDAD_2.1 TUBERIAS xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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1. José Luis Cárdenas-Talero, Ph.D.
HIDRÁULICA
INGENIERÍA CIVIL
FACULTAD DE INGENIERÍA

2. TomadodellibroHidráulicadetuberías.Abastecimiento deAgua,Redes,Riegos. (Saldarriaga,2007).

3. TomadodellibroHidráulicadetuberías.Abastecimiento deAgua,Redes,Riegos. (Saldarriaga,2007).

4. TomadodellibroHidráulicadetuberías.Abastecimiento deAgua,Redes,Riegos. (Saldarriaga,2007).

5. TomadodellibroHidráulicadetuberías.Abastecimiento deAgua,Redes,Riegos. (Saldarriaga,2007).

6. TIPOS DE PROBLEMAS HIDRAULICOS
•Verificación del diseño
1. Saber que caudal circula por una tubería simple
•Calculo de potencia
2. Que energía se requiere para mover cierta cantidad de
agua
•Diseño de tuberías
Que material y que diámetro se requiere para mover un
caudal determinado
•Calibración de tuberías
Cual es la rugosidad absoluta de un material en un instante
dado

7. GLOSARIO DE ECUACIONES PARA LA
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS
1
�
=−2∗log
10
�
??????
3.7∗∅
+
2.51
Re�hmhfH +=
1.
2.
3.
ℎ
??????=�∗
??????
∅
∗
??????
2
2�

8. GLOSARIO DE ECUACIONES PARA LA
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS
4.
5.
??????=
−22∗�∗∅∗ℎ
??????
�
∗log
10
�
??????
3.7∗∅
+
2.51∗??????∗�
??????2∗�∗∅∗ℎ
??????
ℎ
??????=෍�
??????
??????
2
2g

9. Variables conocidas
❑Características de la tubería: longitud (l),
diámetro (d), rugosidad absoluta (ks) y
coeficientes de pérdidas menores (km).
❑Propiedades del fluido: densidad (ρ) y
viscosidad dinámica (µ).
❑potencia (P) y eficiencia de la bomba(η).
Variables desconocidas
❑velocidad (v) y caudal (Q).
1.VERIFICACIÓN DEL DISEÑO: La tubería ya existe (material, diámetro,
accesorios) y la potencia motora se conoce (gravedad o bomba).
La incógnita es el caudal que pasa por la tubería. Este tipo de
problema es el típico en el diseño de redes en el cual se pre dimensionan
los diámetros.

10. Diagrama de flujo 2:
Comprobación de diseño de tuberías
simples
INICIO
Leer la totalidad de variables
Suponer h
f1 = H- z
2
Calcular k
s/d
Calcular V
i en la ecuación (4)
Calcular perdidas menores
(hm) en la ecuación (5)
│h
fi – h
fi-1 │ ≤ E
Q = V
i A
Imprima Q
PARE
NO
SI
E = 0.1%

11. 1 20 3 4 5 67 8 9 10
V
1V
V
2
V
3
V
4
V
5
V
6
V
7
V
8
V
9
Número de iteraciones
V
c
= Vc = V
convergencia

12. Ejemplo 4.
Se desea calcular el caudal de agua que puede ser movido a través de una
tubería de PVC, de 300 mm de diámetro nominal y 730 m de longitud, que
conecta dos tanques de abastecimiento de agua potable con una diferencia de
nivel de 43.5 m. El diámetro real de la tubería es de 293 mm y su rugosidad
absoluta es de 1.5 x 10
-6
m. Todos los accesorios que forman parte del sistema,
incluyendo la entrada y la salida, implican un coeficiente global de pérdidas
menores km de 11.8. El agua se encuentra a 20 ºC.
Para el agua a 20 ºC se tienen las siguientes característicasρ=998.2kg/m
3
μ=1.005×10
−3
Pa⋅s ⇒ v=1.007×10
−6
m
2
/s
X

13. Con los datos anteriores se puede seguir el procedimiento del Diagrama de
Flujo 1; los resultados de las iteraciones se muestran en la siguiente tabla.
Este procedimiento es fácilmente programable

14. Los resultados de este ejemplo se pueden resumir así: sm=
m=h
m=hH=h
=h
=f
m
fm
f
/4.635 v
12.92
30.58 43.5m
30.58
0.011211
−−

15. Finalmente se calcula el caudal que pasa a través de la tubería:Q=vA
Q=4.635
m
s
π
4
0.293m
2
Q=0.3124
m
3
s
Q=312.4
l
s

16. Ejercicio 4.
Se desea calcular el caudal de agua que puede ser transportado a través de una
tubería de acero galvanizado, con un diámetro nominal de 250 mm y una
longitud de 850 m. La tubería conecta dos reservorios con una diferencia de
nivel de 38.2 m. El diámetro real de la tubería es de 244 mm y su rugosidad
absoluta es de 1.5×10−5 m. Todos los accesorios del sistema, incluyendo la
entrada y la salida, generan un coeficiente global de pérdidas menores km​ de
9.6. El agua se encuentra a 20 °C.
Para el agua a 20 ºC se tienen las siguientes característicasρ=998.2kg/m
3
μ=1.005×10
−3
Pa⋅s ⇒ v=1.007×10
−6
m
2
/s
X

17. Cálculo de la Potencia Requerida

18. 2. Calculo de la potencia: Se conoce el caudal demandado y se tiene una
tubería conocida (material, diámetro, longitud, accesorios).
Se desea calcular la potencia necesaria (bomba o
diferencia de nivel) ya sea gravitacional o mecánico para mover el caudal.

19. FUENTES DE INFORMACIÓN
Gracias
- AGUIRRE, A. J. Hidráulica de Canales. CIDIAT. Mérida, Venezuela, 1974.
- CHOW, V. T. Open Channel Hydraulics. International Student Edition McGraw Hill Book. Co. Toly Co. 1959.
- HENDERSON, F. M. Open Channel Flow. Mac Millan Series in Civil Engineering. New York. 1966.
- TRUEBA CORONEL. Hidráulica. CECSA.
- KING, H. Manual de Hidráulica.
- FERRERO, H. J. Manual de Hidráulica. Ed. Alhambra, Madrid, 1967.
- SOTELO, A. G. Hidráulica General. Ed. Limusa. Vol. II.
- MINISTERIO DE AGRICULTURA Y CONSERVACION DE SUELOS U.S.A. Hydraulics.
- AZEVEDO, N. M. J. Mecánica de Fluidos e Hidráulica.
- CEPIS. Hidráulica General. Ed. Limusa. Vol. II:
- CETES, Macromedicao en Sistemas de Abastecimiento de Agua. CETESB. Sao Paulo 1961 3 V. Ilustraciones.
- TORRES, Herrera Francisco. Obras Hidráulicas, México. Limusa 1983, 278p.
- SILVA, Garavito Luis Felipe. Diseño de Acueducto y Alcantarillado 10ª. Edición Bogotá 1987.
- SCHLAS, Albert, Hidráulica versión española. Dagoberto de la Serna Valdivia México. Limusa 1977.
- ZURITA, Ruiz José. Obras Hidráulicas, Barcelona Ceac 1982.
- NEVES, Eurico Trindade. Curso de Hidráulica General, Río de Janeiro. 8ª edición Globo, 1988.
- PASCHOAL, Silvestre. Hidráulica General. Río de Janeiro. Sao Paulo. Libros Técnicos y Científicos. Editorial S.A.
- PIMENTA, Carlitio Flavio, Curso hidráulica general. 4ª edición. Río de Janeiro. Guanabara Dois, 1981.
- SALDARRIAGA, Juan. Hidráulica de Tuberías. Bogotá, McGraw – Hill, 2001.
- NAUDASCHER, Edgard. Hidráulica de Canales. México, Limusa, 2002.
- CHANSON, Hubert. Hidráulica del Flujo en Canales Abiertos. Bogotá, McGraw- Hill, 2002.