LINEAS DE CARGAS TOTALES DE CARGAS TOTALES Y DE CARGAS PIEZOMETRICAS 2

LINEAS DE CARGAS TOTALES DE CARGAS TOTALES Y DE CARGAS PIEZOMETRICAS.
La Energía en un sistema, desde el punto de vista del Principio de Energía, es la suma de la Energía Potencial y la Cinética.
La Energía Interna es otro parámetro involucrado en el Principio de Energía pero, dada su baja magnitud, es despreciada en el análisis hidráulico.
Con miras a lograr una mejor visualización delcomportamiento del Sistema Hidráulico, es común que los valores de energía involucrados en el Principio de Energía sean convertidos a unidades de Longitud (al expresarlos como unidades de energía entre unidad de peso de fluido), con lo cual estaríamos refiriéndonos a la energía en un punto como “Carga” (del inglés Head), “Cabeza” o, simplemente, “Altura”.
Entonces, la Energía en cualquier punto en unSistema Hidráulico, se expresa como la suma de tres partes:

En la cual:
H:Energía total. Unidad: metros [m]
P:Presión [N/m2]
γ:Peso Específico [N/m3]
z:Cota o Elevación del punto en consideración [m]
V:Velocidad del Fluido [m/s]
De los tres términos del Principio de Energía, quizá el más importante para los efectos del diseño de Sistemas de Abastecimiento de Agua, es el de Altura o Carga dePresión (P/γ), pues es éste el que establecerá, por un lado, la calidad del servicio (debe garantizarse una Altura de Presión mínima en los puntos de entrega para el funcionamiento adecuado de piezas sanitarias) y por el otro las características estructurales de las conducciones (tuberías generalmente) que permitirán la entrega del preciado líquido a los usuarios. En este Tutorial vimos cómo utilizareste término en el cálculo estructural de tuberías de acero.
La Ecuación del Principio de Energía presentada anteriormente, sólo reconocevariación de los elementos que la componen en la dirección principal del movimiento, lo cual permite que los problemas relacionados con el flujo en tuberías sean resueltos formulando el balance energético entre distintas secciones, según se presenta en esta figuraentre dos puntos característicos (1 y 2) de una tubería.

Notemos en esta figura que, entre los dos puntos de control, la Energía Total (la suma de los tres componentes del Principio de Energía), representada por la línea de color Rojo, es diferente entre los dos puntos o, dicho de otra forma, la Altura Total en el punto 1 es mayor que en el punto 2.
Como el Principio de Energía establece que laenergía a lo largo de dos puntos en un sistema debe conservarse, el planteamiento energético entre los dos puntos debería ser el siguiente:

Siendo esta última ecuación conocida como la Ecuación de Energía, en la que hemos incluido el término “hp” para expresar la pérdida de energía de totalentre los dos puntos.
Así como entre los dos puntos puede existir pérdida de energía (hp), también podremosencontrar ganancias de energía (como en el caso en el que exista un equipo de bombeo entre los puntos en consideración), en cuyo caso la ecuación debería plantearse con un “hg” sumado al término de energía Total en el punto 1 (a la izquierda de la igualdad).
AspectosatomarencuentaenlaformulacióndelPrincipiodeEnergía
Con relación a la figura previa, hay que destacar varios aspectos, cuando se tratadel planteamiento energético en la mayoría de las Aplicaciones prácticas en sistemas de Abastecimiento de Agua:
De manera invariable, la Altura Total de un Sistema disminuirá en la dirección del movimiento, ante la presencia de las fuerzas de resistencia como lo son las pérdidas de energía por fricción y localizadas (expresadas como hp en la ecuación anterior). La única situación en la que seespere un aumento de la Altura Total en la dirección del movimiento es ante la existencia de Sistemas de Bombeo, según destacamos en la nota anterior.
Dada la relación de dimensiones entre los estanques y las tuberías, en la mayoría de los casos se podrá ignorar en ellos el término de Altura o Carga de Velocidad (V2/2g), siendo posible mantener la equivalencia entre la altura total y la Altura...