7/25/2019 Clasificacion de Las Tuberias

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Clasificacin de las tuberas

El dimetro efectivo de un tubo, desde el punto de vista hidrulico, es su dimetro interior.

Como el dimetro exterior depender del espesor de las paredes, se utiliza, sobre todo para

los valores de dimetros pequeos, el valor del dimetro comercial coincidiendo con elinterior.

As, cuando se refiera a tuberas de 2 mm ese valor corresponder al dimetro interior !

ser al"o ma!or, en funci#n del espesor de sus paredes, para el dimetro exterior, aspecto

que debe tenerse en cuenta cuando es necesario empotrar la tubera en el interior de los

muros, o ubicarla en conductos o paneles $ara %l estudio del flu&o en una tubera resulta

mu! importante conocer el tipo de r%"imen de circulaci#n que ocurrir en su interior. 'e

forma mu! "eneral, los re"menes de flu&o pueden ser con condiciones forzadas, cuando la

presi#n en el interior es diferente a la presi#n atmosf%rica ! con conducciones libres cuando

en el interior de la tubera existe la presi#n atmosf%rica.

El primer caso coincide con la situaci#n que ocurre en los sistemas de alimentaci#n, ! para

su estudio pueden aplicarse todas las expresiones de clculo de la cinemtica ! dinmica de

los fluidos.

El se"undo caso abarca, entre otros, la evacuaci#n de a"uas servidas, durante la cual los

conductos o tuberas estarn parcialmente llenos, ! al"unas veces vacos. (os m%todos de

clculo son empricos ! la aplicaci#n de f#rmulas exactas resulta difcil.

(a clasificaci#n de las tuberas se")n sus materiales pueden ser*

+ ierro*

- 'e fundici#n

- or&ado

2. Acero*

- /in protecci#n

- 0alvanizado

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1. ormi"#n*

- /imple

- Armado

- $retensado

. Asbesto 3 cemento

. Cermica*

- 4idriada

- 4itrificada

5. Cobre*

- 6"ido

- lexible

7. $lstico*- 6"ido 8policloruro de vinilo9

- lexible 8polietileno9

- /emirr"ido

:. $4C

(as instalaciones hidrulicas precisan de materiales mu! resistentes al impacto ! a la

vibraci#n. Esos materiales son "eneralmente el cobre ! el fierro "alvanizado. (a tubera de

fierro "alvanizado se utiliza cuando la tubera ! piezas especiales se encuentran expuestas a

la intemperie ! al paso de las personas ! maquinaria o equipo que pudieran "olpearla de

manera accidental. (a tubera de cobre es empleada en instalaciones ocultas o internas, !a

que resiste mu! bien la corrosi#n ! sus paredes son lisas, por lo que reducen las p%rdidas de

car"a. $ara evitar que se dae, por ser menos resistente al traba&o intenso, es

conveniente localizar la tubera en el interior de la construcci#n.

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Al"unos factores importantes para ele"ir el material adecuado para la instalaci#n que se va

a disear son* el costo del mismo, la mano de obra calificada que se puede requerir, la

disponibilidad del material, as como su durabilidad. $or lo que al costo se refiere, el cobre

supera en mucho al del fierro "alvanizado. ;ambi%n requiere de un instalador ms

especializado que el que instala fierro "alvanizado.

El cobre tiene la propiedad de recubrirse al contacto del aire, con una capa de #xido que no

penetra en el metal< es superficial ! lo prote"e indefinidamente.

Aprovechando las cualidades del metal, de poder ser fcilmente traba&ado en fro ! de que

con este traba&o va adquiriendo una dureza paulatina, las tuberas hechas con cobre

permiten una forma de uni#n mu! resistente con la llamada soldadura capilar, con

materiales de ba&o punto de fusi#n, eliminando la tradicional rosca usada en otros tipos de

tuberas ! reduciendo, por consi"uiente, el espesor de la pared del tubo.

Existen en el mercado, tres tipos de tubera de cobre para instalaciones hidrulicas, el tipo

=>= el tipo =(= ! el tipa =?=. (os tipos de tubera de cobre que ma!or uso tienen en las

instalaciones comunes son los dos primeros.

El tipo =>= es fabricado en lon"itudes estndar 85.+@ m9, de pared del"ada, con dimetros

nominales de . mm 81B:=9 ! + mm 82=9.

Este tipo satisface las necesidades normales de una instalaci#n hidrulica de una casa o

edilicio ! soporta con un "ran mar"en de se"uridad las presiones usuales utilizadas en

dichas construcciones.

El tipo (= tiene la pared un poco ms "ruesa que el tipo anterior ! es fabricado en

lon"itudes de 5.+@ m ! en rollos de + m. Dormalmente, este tipo se emplea cuando las

exi"encias de la instalaci#n son ms severas, por e&emplo, servicio de a"ua caliente o vapor

en hoteles o baos p)blicos, "as, instalaciones de refri"eraci#n, etc.

El tipo =?= es empleado para instalaciones industriales ! el espesor de su pared es a)n ms

"rueso que la del tipo anterior. /e caracteriza por tener "ran resistencia a las altas presiones.

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Tuberas lisas y rugosas

Cada contorno tiene su propia aspereza o ru"osidad que depende del material de que esthecho ! de su estado de conservaci#n. As por e&emplo, una tubera de concreto es ms

ru"osa que una de acero.

El contorno de una tubera a "ran escala tiene una confi"uraci#n como se muestra*

A/$E6EA 'E CFD;F6DF

(a aspereza tiene diferente forma ! tamao. 'an lu"ar a la aparici#n de pequeas corrientes

secundarias 8corticosas9. Estas asperezas producen una modificaci#n en las condiciones de

escurrimiento. DiGuradse experiment# en tuberas de ru"osidad artificial*

6H0F/I'A' A6;IICIA( 'E DI?H6A'/E

/u experiencia se realiz# para los ran"os* 1@ J ' J +@+

K'onde el valor de 'BKL1@ se caracteriza porque es mu! "rande la influencia de la ru"osidad

en el escurrimiento.

Como resultado de la combinaci#n de las caractersticas de escurrimiento 8velocidad,

viscosidad, etc.9 ! del tamao, forma ! espaciamiento de la ru"osidad puede ser que

desarrolle o no una subcapa laminar.

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'#nde

*M * Espesor de la subcapa laminar

N * 4iscosidad cinemtica.

4O* 4elocidad de corte.

/* 0radiente hidrulico.

6* 6adio hidrulico.

Entonces*

a9 HD CFD'HC;F E/ I'6AH(ICA>ED;E (I/F*

Cuando*

#

b9 HD CFD'HC;F E/ I'6AH(ICA>ED;E 6H0F/F*

Cuando*

#

c9 $ara valores intermedios entre ! 7@, el contorno es una transici#n entre (iso ! 6u"oso.

;HPE6IA (A60A* Cuando la totalidad de p%rdidas locales en el conducto no supera el

Q de las p%rdidas por fricci#n, hidrulicamente se conoce como ;ubera (ar"a. En unatubera lar"a pueden despreciarse las p%rdidas sin"ulares, sin alterar los resultados finales.

;HPE6IA CF6;A* Cuando la totalidad de p%rdidas locales en el conducto /upera el Qde las p%rdidas por fricci#n, hidrulicamente se conoce como ;ubera Corta. En una tubera

corta no se puede prescindir de las p%rdidas sin"ulares debido a que modifican el diseo.

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/if#n*

Estructura hidrulica que permite conducir un lquido desde un nivel de cota topo"rafica

alta hasta un punto ms ba&o< pero atravesando puntos ms altos que los del nivel de

entrada.

/if#n

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/e determina el dimetro en concordancia con el flu&o"rama de la tubera simple ! lue"o se

verifica la presi#n en la secci#n crtica< pues la presi#n en la secci#n crtica no deber sermenor que la presi#n de vapor del lquido, para controlar el fen#meno de cavitaci#n.

En el caso del sif#n, la fuente de ener"a externa lo constitu!e la presi#n atmosf%rica local

para el tramo de ascenso ! la car"a hidrulica para el ramal de descenso.

(os accesorios imprescindibles en el sif#n normal son* una pichincha, constituida por unacoladera ! una vlvula de retenci#n o de pie< un tap#n de cebado en la parte ms alta, una

vlvula de aire ! una vlvula de compuerta o de pur"a.

/if#n invertido*

A diferencia del sif#n normal, que permite pasar un obstculo pasando por puntos mas altos

que el de la fuente, el sif#n invertido nos permite burlar obstculos pasando por depresiones

topo"rficas.

Es una soluci#n t%cnica que nos permite evitar o burlar "randes desarrollos de canales !Bo

zonas inestables de terreno. (a estructura conduce el a"ua mediante tubera con presiones

positivas ! cubre "randes distancias con pequeas diferencias de niveles 8R9 entre el canal

de lle"ada ! el canal de salida o entre"a.

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Descarga libre por dos o ms ramales.

/ea un estanque alimentador del que sale una tubera de lon"itud (+, dimetro '+ !

coeficiente de resistencia f+. Esta tubera se bifurca en los ramales 2 ! 1. /e conoce la

elevaci#n del estanque ! las cotas de descar"a. /e trata de calcular el "asto en cada ramal.

;uberas con ramales de descar"a libre

El m%todo de clculo su"erido es el si"uiente

+. /uponer una cota piezometrica en el punto $.

2. Calcular las ener"as disponibles para cada tramo

1. Calcular el "esto en cada tubera. /e puede usar la ecuaci#n de 'arc!.

F bien otra ecuaci#n de la formula

. 4erificar si se cumple la ecuaci#n de continuidad en el nudo

. Caso contrario repetir el procedimiento !Bo recurrir a un "rfico auxiliar hasta

encontrar el valor de la cota piezometrica del punto $ necesaria para satisfacer la

ecuaci#n de continuidad.

Tubera con servicio en su recorrido.

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/e dice que un conducto es filtrante cuando a lo lar"o de su recorrido pierde parte del "asto

que transporta. Es el caso de una tubera que da servicio ! que cada cierta distancia tiene

una toma 8salida de a"ua9. $odra ser una tubera de a"ua potable que a lo lar"o de una calle

da servicio a cada casa.

Conducto que da servicio

6esulta evidente que en estas condiciones el "asto de la tubera va disminu!endo, lo mismo

que la velocidad, puesto que el dimetro permanece constante.

/i admitimos la validez de la f#rmula de 'arc! ! la constancia del coeficiente f se tendra

que, en "eneral, dicha f#rmula nos indica que la perdida de car"a es proporcional al

cuadrado del "asto ! a la lon"itud.

'e donde,

Expresiones en las que

hf* es la perdida de car"a

f* es el coeficiente de 'arc!(* es la lon"itud de la tubera

'* es el dimetro

4* es la velocidad media

S* es el "asto

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?* es i"ual a

En el conducto de la fi"ura el "asto inicial es S@. Consideremos que el "asto sale a lo lar"o

del conducto es q m1Bs por metro lineal de tubera. /upondremos que este "asto q es

constante. El "asto en cualquier secci#n es

/iendo ( la distancia desde el punto inicial.

(a p%rdida de car"a en un tramo mu! pequeo es

T por lo tanto

Introduciendo la ecuaci#n

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Sue es la ecuaci#n que nos da la perdida de car"a para un tramo de lon"itud ( en cu!o

extremo el "asto es S. $ara el caso particular que el "asto final S sea cero

/i"nifica esta ecuaci#n que en este caso la perdida de car"a sera la tercera parte de la que

ocurrira si el "asto fuera constante.

E&emplo

'e un estanque sale una tubera de :U de dimetro ! 1@@ m de lon"itud. Esta tubera se

bifurca en ramales de 5U de dimetro ! +@ m de lar"o cada uno. (os extremos descar"an

libremente a la atmosfera. Hno de los ramales es un conducto filtrante que tiene bocas de

descar"a de todas ellas es i"ual a la mitad del "asto inicial en ese ramal 8la otra mitad

descar"a por la boca final9.

(as bocas de los dos ramales estn al mismo nivel 8+ m deba&o de la superficie libre del

estanque9. Calcular el "asto en cada ramal. 'espreciar las p%rdidas de car"a locales.

Considerar fL @,@2, constante e i"ual para todas las tuberas.

/oluci#n.

En un conducto filtrante la perdida de car"a es se")n la ec.

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En este caso particular . (ue"o,

/ustitu!endo los datos f, ( ! ' para el conducto filtrante se obtiene

(a p%rdida de car"a entre el estanque ! el nudo es

'ebe cumplirse que

8+9

(a p%rdida de car"a en el otro ramal es

'ebe cumplirse que

829

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(ue"o

Este problema particular se hubiera podido resolver ms rpidamente, puesto que de

antemano se hubiera podido establecer la ecuaci#n

Continuando,

6eemplazando en 829

'e donde,

(a p%rdida de car"a hfen el ramal principal es +@,71 m. En cada uno de los dos ramales la

perdida de car"a es ,2 m, lo que hace un total de +,7 m, que es prcticamente i"ual a la

ener"a disponible.

a! otra forma de calcular un conducto filtrante ! es a partir de la variaci#n de velocidades.

Examinemos el caso particular en el que la velocidad final sea cero.

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Calculo de un conducto filtrante

En la fi"ura se ha hecho una representaci#n "rfica de la disminuci#n de velocidad para un

tramo de lon"itud ( ! velocidad inicial 4@. /e denomina 4Va la velocidad a la distancia xdel punto inicial. /e cumple que

(a expresi#n para la perdida de car"a se obtiene aplicando la ecuaci#n de 'arc! a la

lon"itud dx ! lue"o inte"rando

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$ara x L ( se obtiene

/i"nifica esta ecuaci#n que en un conducto que da servicio ! cu!o "asto final es cero se

cumple que la perdida de car"a es la tercera parte de la que ocurrira si el "asto fuera

constante.

$ara el caso en que la velocidad final sea la mitad de la inicial se obtendra.