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• Jhony J. Sedano

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CASO EN QUE LA LÍNEA PIEZOMÉTRICA CORTA A LA TUBERIA: LÍNEA PIEZOMÉTRICA: Línea piezométricaes la línea que une los puntos hasta los que el líquido podría ascender si se insertan tubos piezométricos en distintos lugares a lo largo de la tubería o canal abierto. Es una medida de la altura de presión hidrostática disponible en dichos puntos.

En función a que el perfil no corta a la línea piezometrica, la tuveria se ve de manera automática, Si la línea de carga corta el trazado de la tubería, existirán zonas de presión positiva y zonas de presión negativa. Las depresiones se producirán en los tramos en que la línea de alturas piezométricas quede por debajo de la tubería.

PERDIDA DE CARGA POR LOS DIFERENTES ACCESORIOS Es la que corresponde a la válvula cuando está instalada. Cuando el caudal aumenta, para una pérdida de carga total constante, la pérdida de carga en la válvula empieza a disminuir porque aumenta la pérdida de carga en los equipos de proceso y en las cañerías. La pérdida de carga en la válvula es un factor primordial para efectuar el diseño. Las válvulas se diseñan con una pérdida de carga de 50% a 70% de la pérdida de carga total. la pérdida de carga de la válvula nunca puede ser menor que 25% de la pérdida de carga total, desde el punto de vista del control. Las pérdidas de carga que producen las válvulas parcialmente abiertas son debidas a la disminución de sección de paso que provocan. En el estrechamiento el flujo se acelera, y al regresar de nuevo a la sección mayor de la tubería, se produce una pérdida de energía cinética por desprendimiento y turbulencia, semejante al de un ensanchamiento brusco o a la entrada en un depósito. Cada pérdida local se expresa en la forma:

donde: hp1 = pérdida de carga en m. K = coeficiente sin dimensiones V = velocidad media en m/sg, aguas abajo de la singularidad, salvo indicación en contrario. Enseguida se presentan los valores de K de acuerdo con la singularidad. 

PERDIDA POR VALVULAS



PERDIDA POR ENTRADA O EMBOCADURA



PERDIDA POR SALIDA



PÉRDIDA POR REJILLA



PERDIDA POR ENSANCHAMIENTO



PERDIDA POR CONTRACCION



PERDIDA POR CAMBIO DE DIRECCION



PERDIDA POR BIFURCACION

PERDIDA POR VALVULAS Una válvula produce una pérdida de carga que depende del tipo de válvula y del grado de abertura. Los principales valores de K son:  Válvula globo (completamente abierta) 10  Válvula de compuerta (completamente abierta) 0,19  Válvula check (completamente abierta) 2,5 Los valores aquí señalados son meramente referenciales pues varían mucho con el diámetro de la tubería y el grado de abertura. En una boquilla la pérdida de carga es:

cV: :el coeficiente de velocidad y V S es la velocidad de salida. h loc :es la pérdida de carga en la boquilla.

Para tuberias de tamaño variable: Válvula de compuerta:

Válvula esférica:

Válvula de mariposa o de lenteja:

si la válvula está completamente abierta entonces usar:

Válvula de pie:

Válvula de alivio:

Válvula check o de retención:

PERDIDA POR ENTRADA O EMBOCADURA A la entrada se produce una pérdida de carga loc h originada por la contracción de la vena líquida. Su valor se expresa por:

Expresión en la que V es la velocidad media en la tubería.El valor de K esta determinado fundamentalmente por las características geométricas de la embocadura. Las que se presentan más frecuentemente son:

En este caso el valor de K depende de la relación r D . El valor 0,26 corresponde a una relación de 0,04. Para valores mayores de r D , K disminuye hasta llegar a 0,03 cuando r D es 0,2.

PERDIDA POR SALIDA

PÉRDIDA POR REJILLA Para rejillas parcialmente sumergidas.

con el flujo normal al plano de la rejilla:

PERDIDA POR ENSANCHAMIENTO En ciertas conducciones es necesario cambiar la sección de la tubería y pasar a un diámetro mayor. Este ensanchamiento puede ser brusco o gradual. ENSANCHAMIENTO BRUSCO

De ahí se concluye que la pérdida de carga en el ensanchamiento brusco es:

ENSANCHAMIENTO GRADUAL La pérdida de energía en un ensanchamiento gradual (cónico) ha sido estudiada experimentalmente, entre otros, por Gibson. En una expansión gradual se producen torbellinos y vórtices a lo largo de la superficie de separación, que determinan una pérdida de carga adicional a la que corresponde por fricción con las paredes. Este fenómeno fue descrito en el capítulo III al estudiar la teoría de la capa límite. La pérdida de carga en el ensanche gradual es la suma de la pérdida por rozamiento con las paredes, más la pérdida por formación de torbellinos. En un ensanche gradual hay mayor longitud de expansión que en un ensanche brusco.

PERDIDA POR CONTRACCION La contracción puede ser también brusca o gradual. En general la contracción brusca produce una pérdida de carga menor que el ensanchamiento brusco.La contracción brusca significa que la corriente sufre en primer lugar una aceleración (de 0 a 1) en la Figura 4.5 hasta llegar a una zona de máxima contracción que ocurre en la tubería de menor diámetro. Se produce consecuentemente una zona de separación. Luego se inicia la desaceleración (de 1 a 2) hasta que se restablece el movimiento uniforme.

Según Idelchik el coeficiente K para la pérdida de carga en una contracción brusca se puedecalcular con la fórmula semiempírica:

D es el diámetro de la tubería mayor (aguas arriba) y 2 D es el diámetro de la tubería menor (aguas abajo).

PERDIDA POR CAMBIO DE DIRECCION Un cambio de dirección significa una alteración en la distribución de velocidades. Se producen zonas de separación del escurrimiento y de sobrepresión en el lado exterior. El caso más importante es el codo de 90°. La pérdida de carga es

Para curvas circuJares en tubo de diámetro Oy rugosidad K.

Los cambios de dirección en tubos de gran diámetro se realiza mediante las curvas circulares recién descritas cuyos coeficientes K incluyen el efecto de pérdida por fricción. Los cambios de dirección en tubos de pequeño diámetro se realiza mediante codos. de los cuales hay en el mercado diferentes tipos y cuyos valores K dependen del ángulo y del diámetro.

PERDIDA POR BIFURCACION

Para cantos agudos como en la figura y D = Dc rigen los valores de Ka y Kc de la tabla. . Para bifurcaciones en tubos de pequeño diámetro el valor de K depende del t1pB de la bifurcación y los diámetros.

EN RESUMEN LOS VALORES “K” PARA LOS DIFERENTES ACCESORIOS COMERCIALES

TABLA DE PERDIDAS DE CARGA LOCALES POR ACCESORIOS

PERDIDA ADICIONAL POR FRICCIÓN PARA FLUJOS LAMINARES A TRAVÉS DE ACCESORIOS Accesorio o Válvula L 90°, Radio corto T Estándar en tramo Bifurcación a la línea Válvula de compuerta Válvula de Globo tapón. Tapón Válvula Angular Válv. de columpio

Pérdidas Adicionales por Fricción Expresada como K Re = 50 Re = 100 Re = 500 Re = 1000 16,0 10,0 7,5 0,9 2,5 0,5 0,4 9,3 4,9 1,9 1,5 24,0 9,9 1,7 1,2 30,0 20,0 12,0 11,0 27,0 19,0 14,0 13,0 19,0 11,0 8,5 8,0 55,0 17,0 4,5 4,0

Accesorios

Longitud de Tubería equivalentes en relación con diámetros de tubería en metros

Codos a 90º, radios normales. Codos a 90º, radios medios. Codos a 90º gran curvatura. Codos a 90º en escuadra. Curvas de retorno 180º cerradas Curvas de retorno 180º radio medio Piezas T Acoplamientos Uniones Válvula de compuerta abierta Válvula de asiento esférico abierta Válvula de ángulo abierta Contadores de agua de disco Contadores de agua a pistón Contador de agua a rodete.

32 26 20 60 75 50 75 Despreciables Despreciables 8 300 150 400 600 300