hidraulica

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
E.A.P.Ingeniería Hidráulica
HIDRAULICAAVANZADA
I. INTRODUCCION.
Dentro de un sistema de abastecimiento de agua, se le llama línea de conducción, al conjunto
integrado por tuberías, y dispositivos de control, que permiten el transporte del agua -en
condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión- desde la fuente de abastecimiento,
hasta el sitio donde será distribuida. Para tener un buen funcionamiento de la línea de
conducción es conveniente realizar el diseño adecuado de dichas estructuras, teniendo en
cuenta las consideraciones necesarias para reducir al mínimo los riesgos de falla. La línea de
conducción debe seguir en lo posible, el perfil del terreno y debe ubicarse de manera que
pueda inspeccionarse fácilmente. Esto se puede diseñarse por gravedad o bombeo.
 OBJETIVOS:
GENERAL.
 Realizar el diseño hidráulico (dinámico) de la línea conducción de agua de
tubería.
ESPECIFICOS:
 Determinación de los diámetros comerciales para el diseño de la conducción.
 Determinación del gradiente hidráulico para cada uno de los diámetros de la
tubería.
 Diseñar la línea de conducción por gravedad.
 ANTECEDENTES.
Para la realización del diseño hidráulico de la línea de conducción se tomaron en
consideración las indicaciones del docente; lo cual por motivo de tiempo el perfil del
terreno no se realizó por levantamiento topográfico sino se nos fue facilitado dicho perfil
por el docente. Para así poder diseñar la línea de conducción.

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 JUSTIFICACION.
Teniendo encuentra que este informe de línea de conducción, contribuirá para la
continuación del informe siguiente que es del GOLPE DE ARIETE; la cual al realizar los
cálculos de este informe de conducción, nos proporcionara mejorentendimiento para así
comprender como es el funcionamiento en realidad del golpe de ariete . Por ese motivo
es indispensable realizar dicho trabajo ya que es la continuación del siguiente trabajo
escalonado designado en el curso.
II. REVISION DE LITERATURA.
A) DISEÑO DE LA LINEA DE CONDUCCION.
 Conducción por Gravedad
Laconducciónporgravedadpuede realizarsede dosmaneras:Porcanales. Porconductos
forzados (tuberías). Nos ocuparemos de la conducción del agua por conductos forzados,
que tiene las siguientes características esenciales:
 Evitan la contaminación.
 Soluciona problemas de irregularidades en la topografía.
 Genera pérdidas de carga.
 SELECCIÓN DE TUBERÍA
La selección de materiales de tubería para cualquier aplicación, debe estar basada en las
recomendaciones de códigos aplicables, estándares dimensionales y especificaciones de
material establecidas. Sin embargo, el ingeniero de diseño debe considerar también los
requerimientos de servicio y parámetros tales como: resistencia mecánica, resistencia a
la corrosión, facilidad de instalación, costo y vida útil. El criterio económico estará
determinado por el tipo de tubería, su diámetro y el espesor.
 FLUJO UNIFORME EN TUBERÍAS.
En flujo uniforme, las características del flujo (presión y velocidad media) permanecen
constantes en el espacio y en el tiempo. Por consiguiente, es el tipo de flujo más fácil de
analizar y sus ecuaciones se utilizan para el diseño de sistemas de tuberías. Como la
velocidad no está cambiando, el fluido no está siendo acelerado. De acuerdo con la
segunda ley de Newton:

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 PÉRDIDAS DE ENERGÍA POR FRICCIÓN EN LA CONDUCCIÓN
Para calcular las pérdidas de energía por fricción en la conducción, entre otras
ecuaciones, existen las de Darcy-Weisbach, Hazen - Williams, y Manning, de las cuales se
recomiendautilizar la primera, porsucaráctergeneraly mejormodelacióndel fenómeno.
La ecuación de Darcy-Weisbach se expresa:
Donde:
f = Coeficiente de pérdidas.
L y D = Longitud y diámetro interior del tubo, m.
V = Velocidad media del flujo, m/s.
hf = Pérdida de energía por fricción, m.
Elflujo en régimen turbulento normalmente sepresenta en los conductos de sistemas deagua
potable. En esterégimen de flujo, f depende del número de Reynolds y de larugosidad relativa
ε/D; sus valores se obtienen aplicando la siguiente ecuación de Colebrook-White.

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B) Tipos de tuberías más usuales.
Las tuberías de PVC se utilizan principalmente para transportar agua a alta presión. Están
disponibles en diferentes diámetros estándares en construcción y fontanería. Las tuberías de
PVC no se utilizan si se necesita transportar agua caliente ya que el calor puede deformar la
tubería e incluso hacer que se derrita totalmente. La mayoría de tuberías de PVC son de color
blanco o gris.
C) Tuberías de PVC Hidráulico de Clase:
La tubería de PVC de Clase viene en diámetros desde 4" y hasta 24". Existe clase 5, 7 y 10 que
son los kilos de presión que soporta cada tubería. Es de color blanco y traen extremos con
campana y anillo incluido y espiga el otro. Su aplicación es para conducción de agua potable
en diámetros mayores principalmente, instalaciones de sistemas municipales de agua
potable, bajadas pluviales, sistemas de riego agrícola, urbanización de fraccionamientos,
entre otras.
- Clase5,7 y 10 siendo la 10 laque soporta mayor presión por tener más espesor. Color
- Blanco.
- Uso - Agua potable.
D) Caudal de diseño.
- El Caudal de diseño Para el diseño de líneas de conducción se utiliza el caudal máximo
diario para el período del diseño seleccionado.
E) Diámetros
- El diámetro se diseñará para velocidades mínima de 0,6 m/s y máxima de 3,0 m/s. El
diámetro mínimo de la línea de conducción es de 3/4” para el caso de sistemas
rurales.
F) La Línea gradiente hidráulica (L. G. H.)
La línea gradiente hidráulica estará siempre por encima del terreno. En los puntos críticos se
podrá cambiar el diámetro para mejorar la pendiente.

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III. PROCEDIMIENTO.
- Teniendo el perfil del terreno, el caudal, la presión en el punto final, la clase y el tipo
de tubería; procedemos a calcular los diámetros, (diámetro máximo y diámetro
mínimo de la tubería).
Paso seguido es calcular las velocidades y el gradiente hidráulico, utilizando las formas
esencias para dicho calculo antes mencionado; una vez realizado los cálculos
procedemos a ser el perfil de la tubería con los datos obtenidos.
Para realizar los cálculos correspondientes hemos tenido por conveniente usar
softwares como es el (Excel, AutoCAD) la cual nos facilitó bastante en el diseño y el
cálculo de la línea de conducción.
IV. RESULTADOS.
Los resultados obtenidos se detallaran a continuación.
Características de la tubería.
Longitud de la tubería = 1230.96 m
4.1) PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
TUBERIA DE CONDUCCIÓN
A) Consideraciones de diseño:
SI:
TUBERIA LARGA: Se obvia las pérdidas de carga locales y se toma en cuenta solamente
Clase Presión
5 50
Caudal : 17.00 L/s
Material de la Tubería: PVC
Tipo de Tubería: 5
Presión en la Tubería: 50 m.c.a.
Presión Máxima: 50 m.c.a.
Presión Mínima: 1.0 m.c.a.
Velocidad Mínima: 0.6 m/s
Velocidad Máxima: 5.0 m/s
L / D ≥ 2000 (TUBERIA LARGA)
L / D < 2000 (TUBERIA CORTA)

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Las pérdidas de carga por fricción.
TUBERIA CORTA: Hay que calcular todas las pérdidas de carga ( locales y por fricción)
B). Diámetro máximo y mínimo:
C). Velocidades y gradiente de velocidad:
- Ecuaciónempleada.
Qdiseño= 17.00 L/s
Dmáx = 0.18993 m
Dmáx = 7.48 "
Dmín = 0.06580 m
Dmín = 2.59 " max
min
4
V
Q
D


3 4 6
Diámetros comerciales disponibles:
Pulg. metros
3 0.0762 3.73 O.K 0.16992 16.99
4 0.1016 2.10 O.K 0.04186 4.19
6 0.1524 0.93 O.K 0.00581 0.58
Diámetro Velocidad m/s
Verificación de la
velocidad
S (m/m) S (%)
- Veremos si la tubería es larga o corta, analizando con el Dmáx
L / D = 8077.1 Para Dmáx Tubería Larga
max
min
4Q
D
V


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V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- Los diámetros comerciales obtenidos en el diseño de la conducción son:
6”, 4”, 3”; lo cual para la conducción solo se trabajó con los diámetros 4”, 3” ya que
con estos diámetros llegamos a la presión final requerida que era 10.
- El gradiente hidráulico para :
4” = 0.04186
3” = 0.16992
- se ha utilizado 1230.96m de tubería de distintos diámetros: 4”; 3”.
V.1) RECOMENTACIONES.
Una de las recomendaciones seria que la tubería utilizada en el diseño hidráulico
de lalínea deconducción seade la misma marca eneste caso de PVC y de la misma
empresa para así no tener inconvenientes a la hora de ejecutar dicho diseño o
proyecto hidráulico.
VI. BIBLIOGRAFIA.
- Abastecimientode Agua–Teoríay Diseño-simónArochaR-EdicionesVegaS.R.L.,1980.
- Ronald V. Giles Jack B. Evett Cheng Liu; MECÁNICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA.
Tercera edición.
- Manual de HIDRÁULICA J. M AzevedoNetto-GuillermoAcostaÁlvarez1975 editorial HARLA
S.A.
- http://www.sagarpa.gob.mx/desarrolloRural/noticias/2012/Documents/FICHAS%20TECNIC
AS%20E%20INSTRUCTIVOS%20NAVA/FICHA%20TECNICA_L%C3%8DNEA%20DE%20CONDU
CCI%C3%93N.pdf.
- http://www.tuberiasyconexiones.com/tuberias_de_pvc_y_cpvc.html.