HIDRAULICA DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE
NOCIONES GENERALES Definición y ramas
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.
NOCIONES GENERALES Ejemplos de la antigüedad Jardines Colgantes de Babilonia
NOCIONES GENERALES Ejemplos de la antigüedad Canalización de riego Azteca, México Las 16 fuentes sagradas, Machupicchu, Cuzco
NOCIONES GENERALES Principales invenciones
NOCIONES GENERALES Símbolos, dimensiones y unidades
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 1Km=1000m Expresada en 1hra=3.600seg
CONVERSION DE UNIDADES Otro ejemplo, convertir a unidad múltiplo: Transformar de [lt/seg] a [m3/día]: Expresado en 1[lt]=1/1000[m 3 ] Expresada en 1[día]=1/86.400[seg]
CONVERTIR UNIDADES - EJERCICIOS 1.- Convertir 1[m 3 /hra] en [lt/min]. 2.- Calcular cuántos [m 3 ] se acumulan con una llave de 1[lt/seg] abierta durante 1 día. 3.- Convertir 1[Kg/cm 2 ] a [lb/plg 2 ], (libras por pulgada cuadrada o PSI). 4.- Una fuga de una gota de agua acumula 1[cm 3 /min]. Calcular cuántos metros cúbicos se pierden al mes. 5.- Calcular la equivalencia entre [m.c.a.] (metro de columna de agua) y [Kg/cm 2 ] 6.- Convertir a [lt/seg] el consumo diario de agua de 4 personas que demandan 250[lt/hab/día].
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Propiedades físicas del agua
HIDRODINAMICA
ECUACION DE CONTINUIDAD
ECUACION DE CONTINUIDAD - aplicación
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.
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.
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS escurrimiento forzado
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS escurrimiento libre
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS ejemplos de flujo forzado
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS ejemplos de flujo libre
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.
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS regímenes de flujo En conductos o tuberías: Re<2000, ->flujo laminar Re>4000, ->flujo turbulento
REGÍMENES DE FLUJO - ejemplo
PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERIAS Y CONDUCTOS
TIPOS DE PÉRDIDAS DE CARGA
ECUACION UNIVERSAL DE RESISTENCIA AL FLUJO (ECUACION UNIVERSAL)
CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL FLUJO
MATERIALES EMPLEADOS EN LAS TUBERIAS Acero Galvanizado Acero Soldado Material Acero Galvanizado ondulado Asbesto Cemento (ya en desuso en instalaciones nuevas) Cobre Concreto armado Concreto simple Uso frecuente Red seca de incendio en edificios, instalaciones industriales Líneas de conducción, líneas de descarga, tuberías forzadas de centrales, instalaciones industriales, oleoductos. Alcantarillas viales Líneas de conducción, redes de distribución, colectores de alcantarillado Instalaciones en edificios, redes de agua potable fría y caliente Líneas de conducción, alcantarillas sanitarias, alcantarillas pluviales Alcantarillas, drenajes
MATERIALES EMPLEADOS EN LAS TUBERIAS Material Arcilla vitrificada (ya en desuso actualmente) Plástico: PVC (Policloruro de vinilo) Plástico: Polietileno de Alta Densidad (PEAD o HDPE) Plástico: Polietileno Reticulado (PEX) Plástico: Polipropileno (PPP) Uso frecuente Alcantarillas sanitarias, alcantarillas pluviales Instalaciones públicas y domiciliarias de agua potable y alcantarillado sanitario Instalaciones públicas de agua potable y alcantarillado sanitario Instalaciones domiciliarias de agua potable fría y caliente Instalaciones domiciliarias de agua potable fría y caliente
MATERIALES EMPLEADOS EN LAS TUBERIAS
FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de DARCY
COEFICIENTES f PARA FÓRMULA DE DARCY
USO DE LA FÓRMULA DE DARCY ejemplo de aplicación 220 (1 cv = 0,736 kw)
FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de FLAMANT
FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de SCOBEY
FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de GAUCKLER Y STRICKLER GAUCKLER
FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de MANNING Gauckler 16/3
FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de HAZEN y WILLIAMS o iguales a 100mm
FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA TUBERÍAS: Fórmula de FAIR-WHIPPLE-HSIAO 100 mm, según NCh2485). (inferiores a
CÁLCULO DE CONDUCTOS FORZADOS ejemplos de aplicación
TIPOLOGÍA DE PROBLEMAS EN TUBERÍAS Y CONDUCTOS
EJEMPLOS DE PROBLEMAS HIDRÁULICAMENTE DETERMINADOS 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 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
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.
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
MULTIPLICIDAD DE FÓRMULAS
CÁLCULO DE CONDUCTOS consideraciones topográficas
CÁLCULO DE CONDUCTOS consideraciones topográficas aplicando
CÁLCULO DE CONDUCTOS consideraciones prácticas
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS consideraciones de velocidad
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS consideraciones de velocidad
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS consideraciones de velocidad En Chile, Vmax<=2,5[m/s]
FLUJO EN TUBERIAS Y CONDUCTOS