Ingeniería

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Tuberias + Conexiones

MANUAL DE FLUJO DE TUBERIAS A
PRESION

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Tuberias + Conexiones

CONTENIDOS
Introducción .................................................................................................................... 3
Flujo laminar y turbulento ............................................................................................. 3
Ecuación de Darcy-Weisbach........................................................................................ 4
Ecuación de Hazen-Williams......................................................................................... 8
Pérdida de carga locales. ............................................................................................ 10
Dimensiones de tuberías y presiones de trabajo.................................................... 12
Golpe de Ariete ............................................................................................................. 13
Medios para atenuar el golpe de ariete. .................................................. 15
Cambios de dirección............................................................................ 15
Prueba de la tubería instalada............................................................... 16
Válvulas de purga y ventosas. ............................................................... 17
Anclajes .............................................................................................. 17
Localización de los bloques de anclaje. ................................................ 18
Tipos de bloques y formas deanclaje.................................................. 18

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Introducción
El flujo de agua en tuberías, tiene una inmensa significación práctica en
ingeniería civil. El agua es conducida normalmente desde su fuente en tuberías
de presión hasta la planta de tratamiento, luego sale al sistema de distribución
y finalmente llega al consumidor. Las aguas superficialesprovenientes de lluvias
y aguas servidas, son conducidas por ductos cerrados, generalmente a
gravedad a las plantas de tratamiento de aguas residuales, desde las cuales son
descargadas al río o al mar.
Sorprendentemente una teoría comprensible del flujo de fluidos en tuberías, no
fue desarrollada hasta fines de la década de los 30, y métodos específicos para
diseñar y evaluar caudales, presiones ypérdidas de carga, no apareció hasta
1958. Hasta que esas herramientas de diseño estuvieron disponibles, diseños
eficientes de sistemas de tuberías no fueron posibles.

Flujo laminar y turbulento
En tuberías se debe considerar dos tipos de flujo: laminar y turbulento, según
los experimentos de Reynolds. En flujo laminar las partículas fluidas se mueven
según trayectorias paralelas, formando elconjunto de las capas o láminas. En
el flujo turbulento las partículas fluidas se mueven de forma desordenada en
todas las direcciones. Reynolds encontró que la transición de flujo laminar a
turbulento, ocurre a una velocidad crítica para una determinada tubería y fluido.
Expresó sus resultados en términos de un parámetro adimensional llamado
Número de Reynolds:

donde:
D diámetro de latubería en m.
v velocidad del fluido en m/s
u viscosidad cinemática (1.13E-6 m2/s para el agua).
para Re < 2000 el flujo es laminar
Para Re > 4000 el flujo es turbulento
Para 2000 < Re < 4000, el flujo puede ser laminar o turbulento (zona de

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transición).
Otros resultados de estos experimentos, muestran que en flujo laminar las
pérdidas por fricción en unatubería son proporcionales a la velocidad, y en flujo
turbulento, estas pérdidas son proporcionales al cuadrado de la velocidad.

Ecuación de Darcy-Weisbach
La formula más aceptada para pérdida de carga en tuberías es la siguiente:

donde:
hf pérdida de carga en metros de columna de agua (m.c.a.)
D diámetro de la tubería en m.
v velocidad media de flujo en la sección en m/s
g aceleración de...