Grupo a1 Linea Piezometrica

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

Facultad de Ingeniería Civil

FILIAL - LIMA

LABORATORIO DE MECANICA DE MATERIALES E

HIDRAULICA



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HIDRAULICA

CONCEPTO

Los conceptos de línea de energía y

línea piezométrica, son útiles cuando se

estudian problemas de flujo de fluidos,

bien sea en conductos abiertos

(canales) o cerrados (tuberías); así por

ejemplo si se dibuja el perfil de una

tubería a escala, la línea piezométrica

no solo permite determinar la altura de

presión en cualquier punto sino que

muestra a simple vista la variación de

presión en toda la longitud de la

tubería.

Es la línea que une los puntos hasta los que el líquido podría ascender si

se insertan tubos piezométricos en distintos lugares a lo largo de la

tubería o canal abierto.



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HIDRAULICA

TUBO PIEZOMETRICO

El tubo piezométrico o manómetro es,

como su nombre indica, un tubo en el

que, estando conectado por uno de los

lados a un recipiente en el cual se

encuentra un fluido.

TUBOS PIEZOMETRICOS

El nivel se eleva hasta una altura

equivalente a la presión del fluido en

el punto de conexión u orificio

piezométrico, es decir hasta el nivel

de carga del mismo. Dicha altura H,

es la suma de la altura de presión h, y

la altura de cota z. En un tubo

piezométrico la presión es la misma

que dentro del depósito que contiene

el fluido.



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A TENER EN CUENTA EN LA

REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA LÍNEA

PIEZOMÉTRICA

• En el caso de pérdidas localizadas, como

las que se producen en válvulas, codos,

etc., la línea de alturas piezométricas

sufre un descenso puntual igual a la

pérdida de carga local.

• Si hay instalada una bomba (que

comunica energía al fluido), la Línea

Piezométrica aumentará en ese punto en

un valor igual a la altura de presión que

la bomba esté proporcionando en ese

instante.

TABLA.1. RUGOSIDAD ABSOLUTA DE LOS MATERIALES

Material Rugosidad absoluta

Polietileno 0,002

PVC 0,02

Aluminio 0,015 – 0,06

Acero galvanizado 0,07 – 0,15

Hormigón liso 0,3 – 0,8

Hormigón rugoso 3 – 9

Hormigón armado 2,5

Fibrocemento nuevo 0,05 – 0,10

Fibrocemento con años de

servicio

0,60



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Cómo se traza la línea de cargas piezométricas

Si se determina en cada punto de la tubería el término P/g y se traza una línea

vertical equivalente al valor de este término a partir del centro del tubo, la línea de

cargas piezométricas se encontrará a z+ + P/g de la línea de referencia. Conectando

unos tubos como piezómetros a lo largo del tubo, la línea de cargas piezométricas

estaría definida como el lugar geométrico de las alturas hasta las cuales ascendería

el fluido.

La línea de cargas totales es aquella que une todos los puntos que miden la energía

disponible en cada punto de la tubería y se encuentra a una distancia vertical

equivalente a la cabeza de velocidad (V2/2g) por encima de la línea de cargas

piezométricas (asumiendo igual a la unidad el factor de corrección de la energía

cinética).



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CÁLCULOS HIDRAÚLICOS

Pérdida de carga en tuberías



La expresión de Darcy-Weisbach para el cálculo de pérdidas, expresada en

función de caudal:



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Pérdida de carga en canales

Para la pérdida de carga en canales, se usa la expresión de Manning.

Pérdida de carga en orificios

Un orificio es una abertura sumergida en la pared de un tanque, depósito o

estructuras similares. La pérdida en esta singularidad puede calcularse así:



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Pérdida de carga en accidentes o singularidades

La pérdida de carga de una singularidad (e.g. accesorio, dispositivo de control)

puede calcularse con la siguiente expresión:



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Pérdidas totales

Es la sumatoria de las pérdidas de cargas que se hallen el diseño.

Con el valor de las pérdidas totales se deben verificar el diámetro teórico y la

distribución de longitudes:

Carga hidráulica disponible: H= COTA “X” – COTA “Y”

Pérdida de carga unitaria:

Despejando el diámetro de la ecuación de Hazen-Williams:

Luego se halla las longitudes por tramos si es necesario:

Con la nueva distribución de longitudes, se verifica que no exista cambio de

diámetro en los accesorios.

Práctica de Laboratorio

de Mecánica de Fluidos

e Hidráulica

Elaboración de una Línea piezométrica de forma gráfica MATERIALES UTILIZADOS: Tubos de Agua Caliente PVC de ½” 3 “T” de PVC de agua caliente 8 Codos de 45° de PVC

2 Válvulas Esféricas de ½” 3 tubos piezométricos (representados por manguera transparente) 2 Depósitos (baldes transparentes)

PROCEDIMIENTO: 1. Realizamos un esquema en borrador de como seria nuestro

diseño de una línea de conducción. 2. Hicimos una lista de los materiales a utilizar (tipo de tubería,

accesorios a utilizar) 3. A continuación se comenzó con el trabajo practico realizando lo

siguiente:

Se unieron los tubos de ½” con los codos de 45°.

Luego las “T” con pequeños tubos que después serán unidos con los codos de 45°. También se unieron las válvulas a los tubos de ½” Finalmente para completar el armado del trabajo práctico se colocó cada manguera (tubo piezométrico) en cada “T”, estos tubos piezométricos nos indicara el nivel del agua en el que se encuentra en cada tramo de la línea de conducción.

CONCLUSIONES ¢ En conclusión decimos que la línea piezométrica depende de las perdidas de carga que se efectué en dicho diseño de una línea de conducción. Esta línea cambiara según cambie el diámetro de tubería, velocidad del agua o del caudal que circula por la misma. ¢ Según nuestro trabajo práctico podemos concluir que nuestra línea piezométrica está por encima de la línea de conducción por tanto nuestra presión es positiva y no hay presión negativa la cual afecte la presión de diseño. ¢ Llegamos a observar en los tubos piezométricos que están insertados en la tubería que el nivel del agua decrece conforme su movimiento.

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