HIDRAULICA II

HIDRAULICA DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE

HIDRAULICA II

NOCIONES GENERALES – Definición y ramas

HIDRAULICA II

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.

HIDRAULICA II

NOCIONES GENERALES – Ejemplos de la antigüedad

Jardines Colgantes de Babilonia

HIDRAULICA II

NOCIONES GENERALES – Ejemplos de la antigüedad

Las 16 fuentes sagradas, Machupicchu, Cuzco

Canalización de riego Azteca, México

HIDRAULICA II

NOCIONES GENERALES – Principales invenciones

HIDRAULICA II

NOCIONES GENERALES – Símbolos, dimensiones y unidades

HIDRAULICA II

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

HIDRAULICA II

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]

HIDRAULICA II

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].

HIDRAULICA II

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS – Propiedades físicas del agua

HIDRAULICA II

HIDRODINAMICA

HIDRAULICA II

ECUACION DE CONTINUIDAD

HIDRAULICA II

ECUACION DE CONTINUIDAD - aplicación

HIDRAULICA II

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.

HIDRAULICA II

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.

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – escurrimiento forzado

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – escurrimiento libre

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – ejemplos de flujo forzado

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – ejemplos de flujo libre

HIDRAULICA II

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.

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – regímenes de flujo

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

HIDRAULICA II

REGÍMENES DE FLUJO - ejemplo

HIDRAULICA II

PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERIAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA II

TIPOS DE PÉRDIDAS DE CARGA

HIDRAULICA II

ECUACION UNIVERSAL DE RESISTENCIA AL FLUJO

(ECUACION UNIVERSAL)

HIDRAULICA II

CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL FLUJO

HIDRAULICA II

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

HIDRAULICA II

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

HIDRAULICA II

MATERIALES EMPLEADOS EN LAS TUBERIAS

HIDRAULICA II

FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de DARCY

HIDRAULICA II

COEFICIENTES “f” PARA FÓRMULA DE DARCY

HIDRAULICA II

USO DE LA FÓRMULA DE DARCY – ejemplo de aplicación

(1 cv = 0,736 kW)

220

HIDRAULICA II

FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de FLAMANT

HIDRAULICA II

FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de SCOBEY

HIDRAULICA II

FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de GAUCKLER Y STRICKLER

GAUCKLER

HIDRAULICA II

FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de MANNING

16/3

Gauckler

HIDRAULICA II

FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de HAZEN y WILLIAMS

o iguales a 100mm

HIDRAULICA II

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

(inferiores a

100 mm, según NCh2485).

HIDRAULICA II

CÁLCULO DE CONDUCTOS FORZADOS – ejemplos de aplicación

HIDRAULICA II

TIPOLOGÍA DE PROBLEMAS EN TUBERÍAS Y CONDUCTOS

HIDRAULICA II

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 II

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 II

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 II

MULTIPLICIDAD DE FÓRMULAS

HIDRAULICA II

CÁLCULO DE CONDUCTOS – consideraciones topográficas

HIDRAULICA II

CÁLCULO DE CONDUCTOS – consideraciones topográficas

aplicando

HIDRAULICA II

CÁLCULO DE CONDUCTOS – consideraciones prácticas

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – consideraciones de velocidad

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – consideraciones de velocidad

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS – consideraciones de velocidad

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

HIDRAULICA II

FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS