Conductos Forzados
Conductos Forzados
Conductos Forzados
FACULTAD DE INGENIERIA
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA
HIDRAULICA
HIDRAULICA AVANZADA
DOCENTE: JANE ALVAREZ LLANO
OBJETIVO DEL CURSO
Estudio de los fenómenos transitorios en conductos forzados:
oscilaciones de masa y de onda. Fenómenos de golpe de ariete,
cavitación y resonancia. Túneles a presión. Chimeneas de equilibrio,
ubicación óptima. Transvases. Redes de flujo.
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CONDUCTO FORZADOS
V.C.
V1, u1 1 2
V2, u2
, p1 , p2
D ,z1
dQ D ,z2
dm
Si consideramos un flujo permanente e incompresible en una
tubería horizontal de diámetro uniforme, la ecuación de
energía aplicada al V.C. Puede disponerse en la siguiente
02 forma:
p1 p2 V1 V2
2 0
dQ
g ( z1 z2 ) (u2 u1 )
2 dm
Ecuaciones de Pérdidas por Fricción:
hf 8. f .Q 2
S
L 2 .g.D 5
“S” es la relación entre la pérdida por fricción “hf“ y la
longitud “L” del conducto, es decir, que es el Gradiente
Hidráulico que se define como la pérdida de energía
por unidad de longitud del conducto.
10 .674
S 1.852 4.87
.Q 1.852
C .D
• Fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a
que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la
velocidad ni del diámetro de la tubería.
2
10 .3.n
S 5.33
.Q 2
n: coeficiente de rugosidad
D
Las ecuaciones de Manning se suelen utilizar en
canales. Para el caso de las tuberías son válidas
cuando el canal es circular y está parcial o totalmente
lleno, o cuando el diámetro de la tubería es muy
grande. Uno de los inconvenientes de la fórmula es
que sólo tiene en cuenta un coeficiente de rugosidad
(n) obtenido empíricamente, y no las variaciones de
viscosidad con la temperatura.
Ecuaciones de Pérdidas por Fricción:
Pérdidas de carga por Fricción:
Rugosidad y Coeficiente de fricción de Darcy
En general el factor de fricción de Darcy “f” depende
de la s variables.
f F ( R, )
D
Donde:
f = Factor de fricción de Darcy.
R= Parámetro adimensional de reynolds.
ε = Tamaño medio de las rugosidades.
D = Diámetro de la tubería.
COEFICIENTE DE FRICCIÓN
f = f(R,)
Ecuación de Colebrook
64 Ecuación de Colebrook
f 1 1.87
R 1.74 2 log 2 e
D R f 1 2.51
f 2 log
f 3 .7 D R f
Material Rugosidad
absoluta (mm)
Tubería de acero soldada 0.046
Acero comercial o hierro dulce 0.046
Arcilla vitrificada 0.15
Hierro galvanizado 0.15
Asbesto cemento 0.03
PVC, CPCB. 0.0015
Vidrio, cobre, latón, madera bien cepillada, acero nuevo
soldado y con 0.0015
una mano interior de pintura, tubos de acero de precisión sin
costura, serpentines industriales, plástico, hule.
0.0295
Re= 20000
FLUJO EN CONDUCTOS
FORZADOS POR BOMBEO
2 2
p V p V
1
1
Z h Z h h
2 2
2g 1
2g
B 2 T P
MAQUINAS HIDRAULICAS
Las máquinas hidráulicas son de dos tipos: bombas y turbinas.
BOMBAS
• Las bombas aportan energía.
• Las bombas están accionadas por un motor.
TURBINAS
• Las turbinas absorben, toman energía.
• Las turbinas están accionadas por la fuerza de la corriente líquida.
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El aumento de ΔE de la energía de la corriente depende del gasto,
del peso específico del fluido y de la potencia.
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Ecuación de energía - Pérdidas de Energía
hT
2
Turbina
hP
2
p V
2
Z 2
2g 2
hB
2g 1
2 2
p V p V
1
Z h
1
Z h h 2 2 La energía perdida es la suma de:
2g 2g 1 B 2 T P
hp = hf + ha
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La espectacular Noria
Grande de Abarán
(Murcia), con sus 12
metros de diámetro, pasa
por ser la más grande en
funcionamiento de toda
Europa. Es capaz de elevar
más de 30 litros por
segundo..
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Tornillo de Arquímedes (siglo III a.C.)
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Bomba Impulsión
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Ejemplo:
De acuerdo a la figura ¿qué potencia debe tener la bomba para elevar
70l/s? Las tuberías son de fierro fundido, nuevas. El fluido es agua con
una viscosidad de 1.4 x 10-6 . No considerar pérdidas de carga locales.
La eficiencia de la bomba es 0.8. Hallar la presión a la entrada y salida
de la bomba.
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