Cálculo Hidráulico

CALCULO HIDRAULICO
INDICE
2.- GENERALIDADES.
2.- ECUACION DE MANNING, COEFICIENTE DE RUGOSIDAD.
4.- FORMULA DE DARCY-COLEBROOK.
9.- TRANSICIONES EN MOVIMIENTO PERMANENTE.
10.- RESALTO HIDRAULICO.
11.- ENCUENTROS Y CAMBIOS DE DIAMETRO.
12.- DIMENSIONAMIENTO EN FUNCION DEL CAUDAL.
12.- SISTEMA UNITARIO Y SEPARATIVO.
13.- CAUDALES DE AGUAS NEGRAS A CONSIDERAR.
15.- INTENSIDAD DE LLUVIA.18.- COEFICIENTE DE ESCORRENTIA.
19.- TIEMPO DE ESCORRENTIA SUPERFICIAL.
19.- COEFICIENTE DE RETRASO.
20.- CAUDAL DE AGUAS DE DRENAJE.
20.- FLOTACION.

1

3.4.
3.4.1.

Cálculo Hidráulico de Tuberías sin Presión
Generalidades

Los sistemas de transporte de aguas urbanas son de dos tipos: sistemas de abastecimiento y
de alcantarillado. Las redes de abastecimiento se diseñan siemprepor encima,
fotográficamente de las de alcantarillado, con el fin de evitar que disfunciones en cualquiera
de los dos sistemas, produzcan la contaminación de las aguas de abastecimiento.
Los sistemas de alcantarillado se clasifican, diseñan y construyen para conseguir tres
aplicaciones: sistemas de saneamiento, sistemas de transporte de aguas blancas y
alcantarillas.
Los sistemas desaneamiento transportan aguas residuales negras procedentes de domicilios
particulares, industrias y comercios. Los sistemas de aguas blancas transportan las aguas de
lluvia, superficiales y, en algunos casos, subterráneas. Otro tipo son los sistemas mixtos
diseñados para transportar aguas residuales negras y blancas. Por último las alcantarillas
permiten el paso de las aguas superficiales a lossistemas de saneamiento descritos.
El propósito del diseño hidráulico es establecer el tamaño y tipo de tubo, pendientes del
sistema y características internas y externas; por tanto este capítulo resume los principios
hidráulicos de diseño y su aplicación a tubos de concreto.

3.4.2. Ecuación de Manning. Valores del Coeficiente de Rugosidad para Tuberías de
Concreto
Para el cálculo de lapérdida de carga debida a rozamientos en tubos de concreto sin presión
se utiliza frecuentemente la fórmula de Manning. Dicha fórmula esta sancionada por la
práctica, de tal modo que no queda la menor duda sobre los resultados que se obtienen
empleándola. Así pues,

2

V

1 2 3 12
Rh I
n

Siendo I, la pendiente de la conducción en m/m
v, la velocidad media en m/s
Rh, el radiohidráulico en m (superficie mojada / perímetro mojado.
n, coeficiente de Manning.

El coeficiente de Manning varía con el tipo de material del lecho y con otras circunstancias.
Con el paso del tiempo las condiciones hidráulicas tienden a ser iguales con independencia
del material de la tubería. Para tuberías de concreto se da el siguiente valor:

" n" DE
LABORATORIO

"n" DE DISEÑO
RED UNITARIA0.012

0.009 - 0.011

RED A. RESIDULA 0.013

Tabla 3.4.2.

Estos valores están avalados por el estudio “Calculo hidráulico de las conducciones de saneamiento y drenaje.
Valor del coeficiente de rugosidad recomendado para la fórmula de Manning”. Informe de la Cátedra de
Ingeniería Sanitaria y Ambiental, Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente. Universidad
Politécnica deValencia.

Se ha demostrado con ensayos en laboratorio así como en instalaciones reales que los
coeficientes de rozamiento son, en la práctica, independientes del material del tubo,
afectándoles mucho más las características del diseño del colector (excesivos cambios y
pendientes longitudinales, obstáculos para el movimiento libre de agua dentro de la tubería,
características especiales delagua residual, incumplimiento de las normas NMX de calidad en
la fabricación de las tuberías, etc.).

3

Grafico 3.4.2

3.4.2.

Fórmula de Darcy Prandtl-Colebrook

Aunque resulta recomendable utilizar la ecuación de Manning, anteriormente comentada, en
los cálculos hidráulicos con tuberías de concreto, a veces se utilizan otras formulaciones,
entre las que destaca la de Darcy...