Hidráulica

HIDRÁULICA

U

NIDAD

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CIRCULACIÓN DE AGUA EN TUBERÍAS

E

l régimen de circulación del agua en tuberías se basa en ciertas leyes hidráulicas
como la ecuación de conservación de la energía o teorema de Bernoulli (ver
Figura 5.1), la ecuación de continuidad y una introducción al sistema de pérdidas
en el movimiento de fluidos. Bajo estas condiciones, en un flujo incompresible,
permanente através de un tubo, se expresan las irreversibilidades por medio de las
pérdidas de carga (Hf), en la cual se observa una caída de la línea de cargas
piezométricas. En el caso de la Figura 5.1, la línea piezométrica (P/  ) va cayendo a lo
largo del tubo (L) en la dirección del flujo, lo que ocasiona las pérdidas de carga o
irreversibilidades.

Figura 5.1 Diagrama que representa el Teorema de Bernoullien tuberías cerradas.

5.1 Flujo en tuberías
Los principios hidráulicos en la circulación de agua en tuberías no varían
sustancialmente en el tipo de sistema de riego a presión que se seleccione para la
irrigación de cultivos. (Azenkot, 2001). Las tuberías comerciales y sus accesorios
más comunes para riego, los hay de PVC (Cloruro de Polivinilo), HG (Hierro
Galvanizado), aluminio y otros.Dependiendo del tipo de fluido a conducir y sus
condiciones de carga hidráulica, así será el tipo de material del tubo, sea esta agua
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UNIDAD V: CIRCULACIÓN DE AGUA EN TUBERÍAS

para riego, agua potable, agua caliente, aguas servidas (domésticas o industriales),
aceites, gases u otro líquido. En riego se usa cada vez más tuberías y accesorios
de PVC por ser liviano, fuerte, resistente a la corrosión ysoporta cierto límite de
temperaturas y su costo es relativamente más bajo que otros (Durman&Esquivel,
2002).
Se ha estudiado el comportamiento de un fluido viscoso y el de un fluido perfecto
(ecuación de Bernoulli); sin embargo en conductos tanto abiertos como cerrados, el
flujo se comporta de distintas maneras, cuando interviene la viscosidad del fluido y
la velocidad de flujo, se dice que losfluidos pueden tener un comportamiento en
régimen laminar o turbulento o bien en una transición entre ambos. Para delimitar a
ambos flujos se introduce el denominado Número de Reynolds (R)1 y el Número de
Froude (F). Un ejemplo práctico, ocurre al circular el agua en una manguera de
goteo y al ingresar al sistema de laberinto se cambia a régimen turbulento para
luego salir la gota sin presión enrégimen laminar.
5.1.1 Flujo laminar
Para este tipo de flujo es la viscosidad del fluido la que se opone al
movimiento al generar esfuerzos cortantes viscosos según la ley de Newton,
(ver Figura 5.2). (Hidráulica.unalmed.edu.com, 2002). Este régimen laminar o
tranquilo se presenta cuando las partículas de corriente se mueven
longitudinalmente sin alejarse del canal o tubo, a una velocidad lenta yregular.
Esto indica que la caída de altura piezométrica en una tubería es proporcional
a la velocidad del flujo.
Algunas características hidráulicas indican que el Número de Reynolds (Re)
es menor de 3000, el Número de Froude F < 1 bajo condiciones de régimen
subcrítico y donde las fuerzas por el peso son mayores que las fuerzas por
inercia Fω > Fi; es común verlo en corrientes de llanura o ríos depoca
pendiente.

Tomado de: Hidraulica.unalmed.edu.com

Figura 5.2
Comportamiento de esfuerzos y velocidades del flujo laminar en tuberías cerradas.
1

/ Número de Reynolds (R): Es un número adimensional que deriva del diámetro de un tubo (D), de la densidad del fluido (ρ), la
viscosidad (η) y la velocidad del flujo (v). R   D



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5.1.2 Flujo turbulento
En el flujo turbulento,las partículas fluidas se mueven en forma desordenada
en todas las direcciones (Giles, R. et al 1994). En estas condiciones las
fuerzas que se oponen al movimiento están caracterizadas por la acción que
ejercen las rugosidades o asperezas de las paredes del tubo, en tanto la
viscosidad del flujo ejerce una oposición considerable (ver Figura 5.3).
Este régimen se presenta en la mayoría de...