Hidraulica de canales

HIDRAULICA DE TUBERIAS Y CANALES

i

ii

Arturo Rocha Felices

HIDRAULICA DE TUBERIAS Y CANALES

iii

CONTENIDO

Presentación Prólogo Palabras Preliminares del Autor Indice de Figuras Indice de Tablas Lista de Símbolos Principales

v vii ix xvi xxi xxiii

CAPITULO

I

INTRODUCCION
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 Objetivo del libroEsquema del contenido general Diferencias entre canales y tuberías Tipos de flujo Teorema de Bernoulli. Ecuación de la energía Propiedades geométricas de la sección transversal Efecto de la viscosidad Efecto de la gravedad Concepto de distribución de velocidades Coeficiente de Coriolis Coeficiente de Boussinesq Discusión de los valores de Relación entre los coeficientes y y y 1 1 3 4 7 9 11 15 15 21 2324 25 27 32 38

Otros estudios sobre los coeficientes

Comparación del escurrimiento en una tubería y un canal

Problemas propuestos

xi

CAPITULO

II

MOVIMIENTO UNIFORME
2.1 2.2 2.3 El movimiento uniforme en canales y tuberías Relación entre el corte y la inclinación Ecuaciones de distribución de velocidades y de la velocidad media para un canal muy ancho con movimiento laminar2.4 Ecuaciones de distribución de velocidades y de la velocidad media para una tubería con movimiento laminar 2.5 Ecuación general de distribución de velocidades para el movimiento turbulento en un contorno hidráulicamente liso 2.6 Obtención de las ecuaciones de la velocidad media en conductos lisos 2.7 Ecuación general de distribución de velocidades para el movimiento turbulento en un contornohidráulicamente rugoso 2.8 Obtención de las ecuaciones de la velocidad media en conductos rugosos 2.9 2.10 Obtención de la ecuación de Chezy Concepto de rugosidad. Conductos hidráulicamente lisos e hidráulicamente rugosos 2.11 Transformación de las ecuaciones de Karman - Prandtl 79 82 87 75 76 72 69 62 55 52 43 46

Problemas propuestos

CAPITULO

III

LA RESISTENCIA DE SUPERFICIE EN ELMOVIMIENTO UNIFORME
3.1 3.2 3.3 3.4 Ecuación de Darcy Significado del coeficiente 91

f

de Darcy ( en tuberías circulares)

94 95

Tuberías hidráulicamente lisas Tuberías hidráulicamente rugosas. Transición. Gráfico de Nikuradse

98

3.5

Introducción del coeficiente distribución de velocidades

f

de Darcy en las ecuaciones de 101

3.6

Transición entre contornos lisos yrugosos. Fórmula de Colebrook - White 103

3.7

Dimensionamiento de conductos. Conceptos fundamentales. Errores 104 109

3.8

Tuberías de sección no circular

xii

3.9 3.10 3.11 3.12 3.13

Ley exponencial de distribución de velocidades Concepto de capa límite Espesor de la capa límite Desarrollo de la capa límite La separación. Expansión de un conducto

111 121 123 125 126 130Problemas propuestos

CAPITULO

IV

DISEÑO DE TUBERIAS
4.1 Concepto de pérdida de carga. Línea de energía y línea piezométrica 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 Abaco de Moody. Tuberías comerciales. Cálculo Pérdidas de carga locales (flujo turbulento) Sobre la consideración de las pérdidas de carga locales Pérdidas de carga locales (flujo laminar) Sistemas hidráulicos equivalentes Tuberías enserie Tubería sobre la línea de gradiente. Sifón. Cavitación Tubería con boquilla convergente final Máquinas hidráulicas. Suministro por bombeo 135 138 150 163 166 168 170 174 177 180 186

Problemas propuestos

CAPITULO

V

DISEÑO DE CONDUCCIONES Y REDES
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 Tuberías en paralelo El problema de los tres reservorios Bombeo de un reservorio a otros dosTuberías con dos o más ramales de descarga independiente Conducto que da servicio (filtrante) Cambio de la rugosidad con el tiempo Fórmula de Hazen y Williams Diseño de una conducción Diámetro más económico Redes de tuberías. Método de Hardy Cross 193 199 205 210 211 215 218 223 228 229 237 249

Problemas propuestos Problemas complementarios

xiii

CAPITULO

VI

CALCULO DE CANALES
6.1...