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9/5/2015 Clculodeprdidasdecargaentuberas
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Clculodeprdidasdecargaentuberas
Laprdidadecargaquetienelugarenunaconduccinrepresentalaprdidadeenergadeunflujohidrulicoalolargodelamismaporefectodelrozamiento.Acontinuacinseresumenlasprincipalesfrmulasempricasempleadasenelclculodelaprdidadecargaquetienelugarentuberas:
1. DarcyWeisbach(1875)
2. Manning(1890)
3. HazenWilliams(1905)
4. Scimeni(1925)
5. Scobey(1931)
6. VeronesseDatei
7. Prdidasdecargaensingularidades
DarcyWeisbach(1875)
UnadelasfrmulasmsexactasparaclculoshidrulicosesladeDarcyWeisbach.Sinembargoporsucomplejidadenelclculodelcoeficiente"f"defriccinhacadoendesuso.Anas,sepuedeutilizarparaelclculodelaprdidadecargaentuberasdefundicin.Lafrmulaoriginales:
h=f*(L/D)*(v2/2g)
Enfuncindelcaudallaexpresinquedadelasiguienteforma:
h=0,0826*f*(Q2/D5)*L
Endonde:
h:prdidadecargaodeenerga(m)f:coeficientedefriccin(adimensional)L:longituddelatubera(m)D:dimetrointernodelatubera(m)v:velocidadmedia(m/s)g:aceleracindelagravedad(m/s2)Q:caudal(m3/s)
ElcoeficientedefriccinfesfuncindelnmerodeReynolds(Re)ydelcoeficientederugosidadorugosidadrelativadelasparedesdelatubera(r):
f=f(Re,r)Re=D*v*/r=/D
:densidaddelagua(kg/m3).Consultartabla.:viscosidaddelagua(Ns/m2).Consultartabla.:rugosidadabsolutadelatubera(m)
Enlasiguientetablasemuestranalgunosvaloresderugosidadabsolutaparadistintosmateriales:
RUGOSIDADABSOLUTADEMATERIALES
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Material (mm) Material (mm)
Plstico(PE,PVC) 0,0015 Fundicinasfaltada 0,060,18
Polisterreforzadoconfibradevidrio 0,01 Fundicin 0,120,60
Tubosestiradosdeacero 0,0024 Acerocomercialysoldado 0,030,09
Tubosdelatnocobre 0,0015 Hierroforjado 0,030,09
Fundicinrevestidadecemento 0,0024 Hierrogalvanizado 0,060,24
Fundicinconrevestimientobituminoso 0,0024 Madera 0,180,90
Fundicincentrifugada 0,003 Hormign 0,33,0
Paraelclculode"f"existenmltiplesecuaciones,acontinuacinseexponenlasmsimportantesparaelclculodetuberas:
a. Blasius(1911).Proponeunaexpresinenlaque"f"vienedadoenfuncindelReynolds,vlidaparatuboslisos,enlosquernoafectaalflujoaltaparlasubcapalaminarlasirregularidades.VlidahastaRe
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Manning(1890)
LasecuacionesdeManningsesuelenutilizarencanales.Paraelcasodelastuberassonvlidascuandoelcanalescircularyestparcialototalmentelleno,ocuandoeldimetrodelatuberaesmuygrande.Unodelosinconvenientesdelafrmulaesqueslotieneencuentauncoeficientederugosidad(n)obtenidoempricamente,ynolasvariacionesdeviscosidadconlatemperatura.Laexpresineslasiguiente:
h=10,3*n2*(Q2/D5,33)*L
Endonde:
h:prdidadecargaodeenerga(m)n:coeficientederugosidad(adimensional)D:dimetrointernodelatubera(m)Q:caudal(m3/s)L:longituddelatubera(m)
Elclculodelcoeficientederugosidad"n"escomplejo,yaquenoexisteunmtodoexacto.Paraelcasodetuberassepuedenconsultarlosvaloresde"n"entablaspublicadas.Algunosdeesosvaloresseresumenenlasiguientetabla:
COEFICIENTEDERUGOSIDADDEMANNINGDEMATERIALES
Material n Material n
Plstico(PE,PVC) 0,0060,010 Fundicin 0,0120,015
Polisterreforzadoconfibradevidrio 0,009 Hormign 0,0120,017
Acero 0,0100,011 Hormignrevestidocongunita 0,0160,022
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Hierrogalvanizado 0,0150,017 Revestimientobituminoso 0,0130,016
HazenWilliams(1905)
ElmtododeHazenWilliamsesvlidosolamenteparaelaguaquefluyeenlastemperaturasordinarias(5C25C).Lafrmulaessencillaysuclculoessimpledebidoaqueelcoeficientederugosidad"C"noesfuncindelavelocidadnideldimetrodelatubera.Estilenelclculodeprdidasdecargaentuberaspararedesdedistribucindediversosmateriales,especialmentedefundicinyacero:
h=10,674*[Q1,852/(C1,852*D4,871)]*L
Endonde:
h:prdidadecargaodeenerga(m)Q:caudal(m3/s)C:coeficientederugosidad(adimensional)D:dimetrointernodelatubera(m)L:longituddelatubera(m)
EnlasiguientetablasemuestranlosvaloresdelcoeficientederugosidaddeHazenWilliamsparadiferentesmateriales:
COEFICIENTEDEHAZENWILLIAMSPARAALGUNOSMATERIALES
Material C Material C
Asbestocemento 140 Hierrogalvanizado 120
Latn 130140 Vidrio 140
Ladrillodesaneamiento 100 Plomo 130140
Hierrofundido,nuevo 130 Plstico(PE,PVC) 140150
Hierrofundido,10aosdeedad 107113 Tuberalisanueva 140
Hierrofundido,20aosdeedad 89100 Aceronuevo 140150
Hierrofundido,30aosdeedad 7590 Acero 130
Hierrofundido,40aosdeedad 6483 Acerorolado 110
Concreto 120140 Lata 130
Cobre 130140 Madera 120
Hierrodctil 120 Hormign 120140
Scimeni(1925)Seempleaparatuberasdefibrocemento.Lafrmulaeslasiguiente:
h=9,84*104*(Q1,786/D4,786)*L
Endonde:
h:prdidadecargaoenerga(m)
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Q:caudal(m3/s)D:dimetrointernodelatubera(m)L:longituddelatubera(m)
Scobey(1931)
Seempleafundamentalmenteentuberasdealuminioenflujosenlazonadetransicinargimenturbulento.Enelclculodetuberasenriegosporaspersinhayquetenerencuentaquelafrmulaincluyetambinlasprdidasaccidentalesosingularesqueseproducenporacoplesyderivacionespropiasdelosramales,esdecir,proporcionalasprdidasdecargatotales.Leecuacineslasiguiente:
h=4,098*103*K*(Q1,9/D1,1)*L
Endonde:
h:prdidadecargaodeenerga(m)K:coeficientederugosidaddeScobey(adimensional)Q:caudal(m3/s)D:dimetrointernodelatubera(m)L:longituddelatubera(m)
Seindicanacontinuacinlosvaloresquetomaelcoeficientederugosidad"K"paradistintosmateriales:
COEFICIENTEDERUGOSIDADDESCOBEYPARAALGUNOSMATERIALES
Material K Material K
Acerogalvanizadoconacoples 0,42 Aceronuevo 0,36
Aluminio 0,40 Fibrocementoyplsticos 0,32
VeronesseDatei
SeempleaparatuberasdePVCypara4*104
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h=K*(v2/2g)
Endonde:
h:prdidadecargaodeenerga(m)K:coeficienteemprico(adimensional)v:velocidadmediadelflujo(m/s)(m/s2)
Elcoeficiente"K"dependedeltipodesingularidadydelavelocidadmediaenelinteriordelatubera.Enlasiguientetablaseresumenlosvaloresaproximadosde"K"paraclculosrpidos:
VALORESDELCOEFICIENTEKENPRDIDASSINGULARES
Accidente K L/D
Vlvulaesfrica(totalmenteabierta) 10 350
Vlvulaenngulorecto(totalmenteabierta) 5 175
Vlvuladeseguridad(totalmenteabierta) 2,5
Vlvuladeretencin(totalmenteabierta) 2 135
Vlvuladecompuerta(totalmenteabierta) 0,2 13
Vlvuladecompuerta(abierta3/4) 1,15 35
Vlvuladecompuerta(abierta1/2) 5,6 160
Vlvuladecompuerta(abierta1/4) 24 900
Vlvulademariposa(totalmenteabierta) 40
Tporsalidalateral 1,80 67
Codoa90deradiocorto(conbridas) 0,90 32
Codoa90deradionormal(conbridas) 0,75 27
Codoa90deradiogrande(conbridas) 0,60 20
Codoa45deradiocorto(conbridas) 0,45
Codoa45deradionormal(conbridas) 0,40
Codoa45deradiogrande(conbridas) 0,35
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