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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