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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA DE LOS RECURSOS HÍDRICOS

TEMA: TUBERIAS

JAÉN – PERÚ 2016

MARCO HISTÓRICO Se remonta a los tiempos de la antigua Roma . Las tuberías modernas tienen sus inicios a finales del siglo XIX con el uso de los tubos de hierro fundido, soldados con plomo.

CLOACA

CANAL DE PIEDRA

TUBERIA DE PLOMO

HISTORIA TUBERIA DE HIERRO Los primeros trabajos para este tipo datan del siglo XIX. En 1928 Hadfield en Sheffield, estudio las propiedades de ciertos aceros aleados con cromo para verificar la resistencia a la corrosión. En ese tiempo no se le dio importancia a a inoxidabilidad.

HISTORIA TUBERIA DE COBRE Remontan por el quinto milenio Antes de Cristo. En el imperio romano se usaron tubos de cobre para transporte de agua.

HISTORIA TUBERIA DEL PVC La tubería del PVC fue desarrollada alrededor de 1930 en Alemania. Sirven en la conducción e instalación de sistemas de agua potable, drenajes, sanitarios y para conducir cables eléctricos.

TUBO Y TUBERIA 1. TUBO: Pieza hueca, cilíndrica, abierta en ambos extremos. 2. TUBERÍA: Son un sistema formado por tubos, sirven para transportar líquidos, gases. Gases o sólidos en suspensión (mezclas)

DIFERENCIA ENTRE TUBERIA Y TUBO TUBOS • • • • • •

Son de pared delgada. Se venden en rollos. No se pueden roscar. Pueden unirse mediante rios. Tienen paredes lisas. Se fabrican por extrusión o laminación en frío.

TUBERIAS • • • •

Son de pared gruesa. Se construye con longitudes moderadas.

Los metálicos pueden roscarse. Pueden unirse por bridas, soldadura, moldeo o taladro.

• El espesor de la pared varia de acuerdo al

número de catalogo o número de cédulas.

MATERIALES DE CONSTRUCCION 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

HIERRO: De fundición o forjado. ACERO: Sin protección, galvanizado.

HORMIGÓN: Simple, armado, prensado. ASBESTO: Cemento CERÁMICA: Vidriada, vitrificada. COBRE: Rígido, flexible. PLÁSTICO: Rígido, flexible(polietileno), semirrígido(PVC).

TUBERIAS DE PLÁSTICO(PEAD) USOS

DESVENTAJAS

• • • • •

• Mayor costo, dependiendo del

Conducciones de energía eléctrica Agua potable

diámetro

Drenaje

• Requiere equipo especial

Gas Natural

• No soporta cargas extremas ni

Telecomunicaciones

VENTAJAS

• Hermeticidad • Resistencia a corrosión y abrasión • Ligera, flexible

vacíos parciales(aplastable). Diámetro entre ½” y 3”

TUBERIAS DE PLÁSTICO (PEAD corrugada) USOS

• Se usa hoy en día por sus diversas

propiedades mecánicas y químicas superiores y a su características de manejo.

VENTAJAS

• Resistencia estructural (30 m de relleno)

• No se agrieta ni se rompe • Ligera (50% - 70% menor a la tubería tradicional)

Diámetro entre 4” y 60”

TUBERIAS DE PLÁSTICO (PVC o Policloruro de vinillo) Es un polímero termoplástico de origen petroquímico. Cumple con los rangos de temperatura, presión y diámetros necesarios e procesos químicos y otras aplicaciones industriales. USOS

• Agua potable • Recursos Hídricos

• Líneas químicas • Redes de drenaje y agua de desecho

VENTAJAS

• Trabajable., no se oxidan, no le afectan los cambios bruscos de temperatura.

• No es necesario soldar las piezas, fáciles de limpiar.

• Combina flexibilidad, durabilidad, bajo peso y resistencia a la corrosión.

TUBERIAS DE ACERO AL CARBÓN Es de aplicaciones industriales, para manejo de fluidos abrasivos y corrosivos. 2 TIPOS

• Con costura • Sin costura

TUBERIAS DE ACERO INÓXIDABLE Es de aplicaciones industriales, para manejo de fluidos abrasivos y corrosivos. 3 TIPOS

• Con costura • Sin costura • Sanitario

TUBERIAS DE ACERO GALVANIZADO Recubiertas de Zinc para protegerla de desgaste y corrosión. Para agua caliente sanitaria

TIPOS DE FLUJOS El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras, según diferentes criterios y según sus diferentes características

FLUJO TURBULENTO Las partículas se mueven de forma desordenada en todas las direcciones. Es imposible conocer la trayectoria de una partícula individual. En la turbulencia se desarrollan mayores esfuerzos cortantes en los fluidos, al igual que las pérdidas de energía mecánica, que a su vez varían con la primera potencia de la velocidad.

FLUJO LAMINAR El movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de láminas o capas más o menos paralelas entre sí

FLUJO COMPRESIBLE

Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son despreciables.

FLUJO INCOMPRESIBLE

Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son despreciables, mientras se examinan puntos dentro del campo de flujo.

FLUJO PERMANENTE

Se caracteriza porque las condiciones de velocidad de escurrimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo, no existen cambios en la densidad, presión o temperatura con el tiempo.

FLUJO NO PERMANENTE

Si las propiedades de un fluido y las características mecánicas del mismo serán diferentes de un punto a otro dentro de su campo, además si las características en un punto determinado varían de un instante a otro; se dice que es un flujo no permanente.

FLUJO ROTACIONAL

Es aquel en el cual el campo rotacional adquiere en algunos de sus puntos valores distintos de cero, para cualquier instante.

FLUJO IROTACIONAL

Este tipo de flujo se caracteriza porque dentro de un campo de flujo el vector rot v es igual a cero(sin velocidad angular neta) para cualquier punto e instante. Sin remolinos

FLUJO IDEAL

Flujo incompresible y carente de fricción. La hipótesis de un flujo ideal es de gran utilidad al analizar problemas que tengan grandes gastos de fluido

PÉRDIDAS POR CARGA Y FRICCIÓN

PERDIDAS POR CARGA Es la pérdida de presión en un fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las conduce. Pérdida por carga en una tubería.

PERDIDAS POR FRICCIÓN En dinámica de fluidos, la ecuación de Darcy-Weisbach es una ecuación empírica que relaciona la pérdida de carga hidráulica (o pérdida de presión) debido a la fricción a lo largo de una tubería dada con la velocidad media del flujo del fluido.

ℎ𝑓(𝑚)

𝑄 = 10.67 . 𝐶

1.852

.

𝐿

𝐷4.87

Ecuación para el cálculo de las Pérdidas por Fricción en tuberías completamente llenas de agua .

LÍNEAS DE ENERGÍA

LÍNEA DE ENERGÍA • La "línea de energía" es la formada por la suma en cada punto de las tres alturas debidas a la energía cinética, a la presión y a la energía potencial.

LÍNEA PIEZOMÉTRICA • La "línea piezométrica o de gradiente Hidraulico" es la resultante de sumar en cada punto las alturas h1 y H, y se corresponde con el lugar geométrico de los niveles de agua de los tubos piezométricos conectados a la tubería.

TUBERIAS SIMPLES

TUBERIAS SIMPLES • La tubería simple tiene un diámetro constante y está hecha de un solo material a lo largo de toda su longitud. La energía que mueve el fluido dentro de ella puede ser de tipo gravitacional (un embalse o tanque a la entrada) o mecánica (una bomba).

LÍNEAS DE CONDUCCIÓN

LÍNEAS DE CONDUCCIÓN Sirven para transportar el agua desde la fuente de abastecimiento, hasta los tanques de regularización de los sistemas de distribución, pueden ser:

• Línea de conducción por gravedad • Línea de conducción por bombeo

TUBERIAS DE PRESIÓN Tienen como objetivo conducir el agua desde el punto se tiene una gran energía potencial, hasta la casa de máquinas(turbina). PARTES CONSTITUTIVAS

SIFONES Los sifones son estructuras hidráulicas que se utilizan en canales para conducir el agua a través de obstáculos tales como un río, una depresión del terreno u otro canal. Pueden ser:

• Sifón normal • Sifón invertido

SIFÓN NORMAL • Conduce el agua pasando sobre el obstáculo, su funcionamiento se debe a la presión atmosférica que actúa en la superficie del agua a la entrada (Presión atmosférica) y en el interior del conducto (Presión cero o próxima a cero), el agua asciende a “A” y cae por gravedad hacia la rama derecha.

SIFÓN INVERTIDO • Llamado así por su posición respecto al sifón normal, conduce el agua pasando bajo el obstáculo, el agua trata de alcanzar el mismo nivel en las dos ramas. Es el más usado en canales principalmente para cruzar cauces naturales.

TUBERÍAS EN SERIE

TUBERÍAS EN SERIE • Un sistema de tuberías en serie está formado por un conjunto de tuberías conectadas una a continuación de la otra y que comparten el mismo caudal. Las tuberías pueden o no tener diferente sección transversal.

TUBERÍAS EN PARALELO

TUBERÍAS EN PARALELO • Se habla de tuberías paralelo cuando se establecen varios caminos para llevar el fluido de un punto a otro.

REDES DE DISTRIBUCIÓN

REDES ABIERTAS • El flujo en canales abiertos tiene a lugar cuando los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y solo están parcialmente envueltos por un contorno sólido. Las redes abiertas son conductos ramificados que se alimentan desde uno o varios suministros y conducen el agua entre ellos o desde ellos y los extremos finales por un único recorrido posible.

REDES CERRADAS • Una red cerrada de tuberías es aquella en la cual los conductos o tuberías que la componen se ramifican sucesivamente, conformando circuitos o anillos cerrados. Un circuito es cualquier trayectoria cerrada que puede recorrer una partícula fluida, partiendo desde un punto o nudo de la red, fluyendo por distintos tramos, hasta llegar al punto de partida.