HIDRAULICA DE TUBERIAS
Curso de Vacaciones Junio 2015
SISTEMAS DE TUBERIAS:
Sistemas de tubera en serie
Son dos o ms tuberas diferentes colocadas una a continuacin de la otra, las
cuales pueden diferenciarse en los dimetros o en las rugosidades (es decir, estn
hechas de material diferentes) o bien en ambas caractersticas fsicas. En la siguiente
figura se muestra el esquema de tres tuberas en serie que conectan dos tanques. Dicho
esquema se utilizar para plantear las ecuaciones que rigen el flujo en este tipo de
tuberas.
Caracteristicas de un sistema de tuberas en serie: -El caudal que circula en cada una de las tuberas que componen el sistema es el mismo. -La prdida de energa por friccin en el sistema es igual a la suma de las prdidas de cada tubera.
Sistemas de tubera en paralelo
Varias tuberas estn conectadas en paralelo si el flujo original se ramifica en dos o
ms tuberas que vuelven a unirse de nuevo aguas abajo, como se ilustra en la siguiente
figura. Se puede observar en la figura que el fluido circula a travs de una tubera, para
que posteriormente llegue al nodo, donde se ramifica fluyendo parte por la tubera 1 y el
resto por la tubera 2. Luego, convergen las dos tuberas y el fluido circula por la tubera
final.
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En general, los sistemas en paralelo estn limitados a 3 o 4 tuberas. Sin
embargo, es ms comn que estn compuestos por dos tuberas. Estas pueden tener
longitudes, dimetros y accesorios diferentes a la vez que estar elaboradas en
materiales muy distintos.
En la resolucin de problemas de tuberas en paralelo se aplican tres importantes
principios.
El caudal entrante total en un nodo ha de ser igual al caudal saliente total del nodo.
La prdida de carga entre dos nodos es la misma en cada una de las ramas que unen
los nodos.
Dentro del intervalo normal de velocidades que se dan en la prctica, el porcentaje del
caudal total que circula por cada una de las ramas (es decir, por las tuberas 1 y 2) se
mantendr constante, independientemente de la prdida de carga entre los dos puntos.
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2.2. Mtodo de resolucin de un sistema de tuberas en paralelo
2.2.1. Mtodo de tuberas equivalentes
Se dice que una tubera es equivalente a otra, o a un sistema de tuberas, si para la
misma prdida de carga el caudal que circula por la tubera equivalente es el mismo que
tiene lugar en la tubera o sistema de tuberas original. Tambin puede enunciarse en la
forma siguiente: una tubera es equivalente (a otra tubera o a un sistema de tuberas)
cuando, para un caudal especificado, se produce la misma prdida de carga en la
tubera equivalente que en el sistema original. Realmente, existe un nmero infinito de
tuberas equivalentes a un sistema de tuberas; de aqu que pueda fijarse el dimetro de
la tubera equivalente y determinar su longitud, o bien, que venga fijada su longitud y se
calcule el dimetro de la tubera equivalente y determinar su longitud, o bien, que venga
fijada su longitud y se calcule el dimetro requerido.
El clculo de tuberas equivalentes es por lo general sencillo e implica determinar las
prdidas de carga cuando se conocen los caudales y tamao de las tuberas, o calcular
los caudales conocidas las prdidas de carga y los tamaos de los conductos. Estos
clculos pueden realizarse mediante la frmula de Hazen Williams.
2.2.2. Mtodo de los porcentajes El caudal en cada rama del circuito ser un porcentaje constante del caudal total a travs
del circuito para un intervalo razonable de las prdidas de carga entre los nodos. El
mtodo del porcentaje requiere el clculo de los caudales de cada rama para una
prdida de carga Hf supuesta entre los nodos. Aunque se disponga del caudal real que
ingresa al sistema, no se puede calcular la distribucin del mismo en cada rama por
desconocer la perdida que dicho caudal real provoca entre los nodos del sistema en
paralelo.
Con la perdida de carga supuesta entre los nodos, se determina el caudal supuesto en
cada rama los cuales quedaran en funcin de la perdida de carga supuesta, esto pertite
encontrar el porcentaje del caudal total que absorbera cada rama del sistema.
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Sistemas de tuberas ramificadas
Este sistema bsicamente es una red abierta de tuberas y se caracteriza por no
tener ningn circuito cerrado en el sistema. Los ejemplos tpicos de este grupo son las
redes de tubos madres o lneas expresas en sistemas de distribucin de agua potable.
En la siguiente figura se muestra el esquema de una red, la cual une cuatro tanques de
almacenamiento dentro del sistema de agua potable dentro de una ciudad hipottica.
Un sistema de tuberas que une una batera de pozos de agua con un tanque de
abastecimiento o una planta de tratamiento, la red contra incendios en el interior de una
edificacin, o el sistema conformado por la tubera principal y las tuberas secundarias en
un sistema de riego localizado de alta frecuencia, son otros ejemplos de sistemas de
tuberas descritos como redes de tuberas ramificadas.
Como principio se plantea que en cada una de las uniones o nodos de la red se debe
cumplir con la ecuacin de continuidad y en cada uno de los embalses o tanques se
debe suministrar el caudal demandado.
En general, el problema consiste en determinar los dimetros y los caudales en
cada una de las tuberas de la red para condiciones permanentes de flujo y, a la vez, en
verificar que en cada uno de los embalses se cumplan las condiciones de demanda de
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caudal. La figura siguiente nos servir para establecer las ecuaciones utilizadas en el
anlisis.
Determine el caudal que circula en el sistema de tuberias en paralelo si la prdida de
energa por friccin entre 1 y 2 es 20m, use las frmulas de Darcy-Weisbach y de Hazen-
Williams, y comprese los resultados de ambas. smx /1015.1 6
TUB. Diam. (cm.) Long. (mt) MATERIAL e (m) C hw
A 15 800 PVC 3x10^-7 150
B 20 765HIERRO GALVANIZADO
NUEVO (liso) 1.5x10^-4 130
c 25 780HIERRO FUNDIDO 5 A
10 AOS 2.6x10^-4 122
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Si en el sistema anterior, ingresa al nudo 1 un caudal de 100 l/s, determnese la distribucin de
caudales en cada tubera que conforma el sistema y la respectiva prdida de energa por friccin
entre los nudos 1 y 2.
Utilice el mtodo de porcentajes y el de tubera equivalente
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