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.

HIDRAULICA DE TUBERIAS

Curso de Vacaciones Junio 2015

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.

HIDRAULICA DE TUBERIAS

Curso de Vacaciones Junio 2015

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.

HIDRAULICA DE TUBERIAS

Curso de Vacaciones Junio 2015

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

HIDRAULICA DE TUBERIAS

Curso de Vacaciones Junio 2015

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

HIDRAULICA DE TUBERIAS

Curso de Vacaciones Junio 2015

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

HIDRAULICA DE TUBERIAS

Curso de Vacaciones Junio 2015