Universidad Alas Peruanas

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TRABAJO DE INVESTIGACION N 2TEMA:

METODO DE CALCULO PARA TUBERIAS A PRESION Y GRAVEDADCURSO: INSTALACIONES SANITARIASDOCENTE:

Ing. IVAN ALARCON MANINIINTEGRANTES:

BRIAM POOL SALDIVAR VILLANUEVA CUSCO PERU

FECHA: 07-04-14

Introduccin

El flujo de agua en tuberas, tiene una inmensa significacin prctica en ingeniera civil. El agua es conducida normalmente desde su fuente en tuberas de presin hasta la planta de tratamiento, luego sale al sistema de distribucin y finalmente llega alconsumidor. Las aguas superficiales provenientes de lluvias y aguas servidas, son conducidas por ductos cerrados, generalmente a gravedad a las plantas de tratamiento de aguas residuales, desde las cuales son descargadas al ro o al mar .Sorprendentemente una teora comprensible del flujo de fluidos en tuberas, no fue desarrollada hasta fines de la dcada de los 30, y mtodos especficos para disear y evaluar caudales, presiones y prdidas de carga, no apareci hasta1958. Hasta que esas herramientas de diseo estuvieron disponibles, diseos eficientes de sistemas de tuberas nofueron posibles.METODO DE CALCULO PARA TUBERIAS A PRESION Y GRAVEDADCONCEPTO.- El clculo del caudal de agua que recorre un conjunto de tuberas, que forman una red o un circuito, es importante para determinar las necesidades de energa que harn que el agua circule por ellas en las condiciones determinadas por el proyecto que se trate.

El conjunto de tuberas puede pertenecer a redes tanto en los edificios, como la decalefaccino la deagua corriente, como en la industria.

En estas redes se trata de conseguir que las tuberas sean capaces de llevar un cierto caudal, a una velocidad limitada (generalmente para evitar ruidos por las turbulencias) lo que exige aplicar una cierta energa en el sistema, energa que depende de las condiciones de circulacin y de la red.

Para que elaguacircule entre dos puntos, desde un punto inicial a un punto final, debe existir entre estos dos puntos una diferencia deenerga.

Esta diferencia de energa debe igualarse a la energa necesaria para:

Vencer el rozamiento debido a larugosidadde la tubera

Mantener o no los efectos de laviscosidaddel lquido, sin importar el (laminar, transicional o turbulento)

Para rgimen evaluar la energa necesaria han de conocerse las propiedades fsicas intrnsecas del fluido en cuestin, as como una serie de caractersticas que han de aplicarse a su circulacin por la red o circuito, tales como:

Rgimen de funcionamiento (rgimen laminar, rgimen transicional orgimen turbulento)

Caudal circulante, volumen de agua sobre unidad de tiempo (energa por velocidad dinmica)

Presin interna (energa de presin)

Velocidad de circulacin (energa cintica)

Energa por posicin (energa potencial)

Ecuacin deDarcy-WeisbachLa frmula ms aceptada para prdida de cargaen tuberas es lasiguiente:

Dnde:

hf:prdida de cargaen metros decolumna de agua(m.c.a.)

D:dimetrodelatuberaenm.

V: velocidad media de flujo en laseccin en m/s

G:aceleracindela gravedaden m2/sL:longitudde latubera enm.Y: eselllamadofactordefriccin enlatubera,avecesesreferido comof(prcticaamericana).Esadimensionalyportantopuedeserusadoen cualquier sistema de unidades. Para flujolaminar, seconoce quela rugosidadde latubera noinfluye con, y de las experiencias de Hagen-Poiseville, sedetermin que

Los primeros intentos por facilitar los clculos con (5) se deben a Moody. El

Desarroll unos diagramas l-Re, en base a (5) para tuberas comerciales. Estudios ms recientes de Barr (1975), nos dan una formulacin

Explcita para (5):

En esta frmula el trmino 2.51/ ha sido reemplazado por la aproximacin

5.1286/Re

Para Re > 100.000, esta ecuacin da valores de Sf(hf/L) con una precisin de

+/- 1%. Sin embargo, hoy en da con el auxilio de los modernos mtodos computacionales, la resolucin de ecuaciones como (5) es un problema rutinario.

Ecuacin de Hazen-WilliamsNuestra atencin se ha centrado aqu en el uso de la ecuacin de Colebrook-

White (5). Esta es til, para realizar clculos manuales aplicados a tuberas simples. Sin embargo, para tuberas en serie o paralelo, o para el caso ms general de redes de distribucin, se torna prcticamente imposible el uso de clculos manuales. Por esta razn, frmulas empricas sencillas son generalmente utilizadas. La ms notable de stas es la de Hazen-Williams, la cual tiene la siguiente forma:

o alternativamente,

Donde C es un coeficiente, que vara entre 70 y 150, dependiendo del dimetro de la tubera, material y edad.

Esta frmula da resultados razonablemente precisos, en el rango de Re comnmente encontrado en sistemas de distribucin de agua. Aparte de que al asumirse el valor de C constante, es muy fcil realizar clculos manuales. En realidad C vara con Re, y se debe tener cuidado en su uso. Como ejemplo de aplicacin de las ecuaciones (8) y (9), resolveremos el problema del Ejemplo 1, considerando un valor de C=140 (Tubos de PVC).

Prdida de carga locales.Aparte de las prdidas de carga debidas a friccin, hay otras por la presencia de accesorios: reducciones, codos, vlvulas, etc. En el caso de tuberas extensas (varios kilmetros) las prdidas locales pueden despreciarse, pero para tramos pequeos, estas pueden ser mayores que las prdidas por friccin.

Un tratamiento terico general del problema de las prdidas de carga locales, no es conocido, es usual asumir las prdidas en trminos de la ecuacin

Siguiente:

Donde hL es la prdida de carga local y kL es una constante para cada accesorio en particular. En la Tabla 1, se da una serie de valores para las prdidas de carga en los accesorios ms comnmente utilizados.

Dimensiones de tuberas y presiones de trabajo.Las tuberas de materiales termoplsticos (PVC) para la conduccin de fluidos a presin, son diseadas de acuerdo a la expresin ISO-R-161:

Dnde:

Emin: espesor mnimo mm

De: dimetro externo mm

P: presin de servicio kg/cm2

S: esfuerzo hidrosttico de diseo (127 kg/cm2)

Prueba de la tubera instalada.La finalidad de ejecutar la prueba de la tubera en el campo, es la de comprobar si el trabajo realizado durante la instalacin, el manipuleo y el empalme de la tubera est correctamente ejecutado. Se aconseja no aumentar mucho la presin de prueba con respecto a la presin de trabajo (normalmente hasta 1.5 veces), segn la clase correspondiente.

Antes de efectuar la prueba de presin, se debe verificar que la tubera, especialmente los accesorios, estn debidamente anclados. Adems debe existir relleno sobre la tubera, con excepcin de las conexiones. Este relleno debe tener una altura aproximada de 50 cm.

En las partes altas de la lnea de prueba, cambios de direccin y extremos cerrados, se deber prever la colocacin de una adecuada cantidad de elementos de purga de aire (vlvulas), los que permitirn la eliminacin del aire que puede introducirse accidentalmente, as como el que trae el agua en disolucin al llenar las tuberas para realizar la prueba.

La longitud de la lnea de tubera a probar, no debe exceder los 500 metros, recomendndose longitudes menores, a medida que se instalen tubos de mayor dimetro.

Conclusiones y Recomendaciones:Para una mejor instalacin sanitaria se sugiere disponer de un juego de planos del proyecto de las instalaciones sanitarias para conocer la distribucin de las redes y sus caractersticas principales.Debido al uso frecuente y la calidad de los materiales, los distintos elementos tienen una vida til y pierden eficiencia pasado este perodo, por lo que es necesario proceder a su cambio.La aplicacin responsable de una mantencin preventiva complementada con buenas instrucciones de uso ayuda a la conservacin de las instalaciones permitindole una mayor durabilidad, un uso frecuente y apropiado, evitando daos producto de filtraciones y focos de infeccin, lo que a la postre se traduce en beneficios de funcionamiento, de salud y econmicos.10PAGE Instalaciones Sanitarias