Trabajo conductos 1 gy KikeCastrodazaho Ocopa,nR 15, 20 IE 7 pagcs 1. Factores que intervienen en el flujo de agua: Propiedades físicas del agua transportada (residual, pluvial o mezcla). Incluye la masa específica, el peso especifico, la densidad, la viscosidad y la compresibilidad. pendiente del terreno y/o del tubo de conducción. Está ligada directamente con la pendiente longitudinal de las calles o del terreno por donde se ubica. La pendiente determina las condiciones en las que se manifiestan los principios de cantidad de movimiento, energía y masa y, por ende, el tipo de flujo manifestado por el fluido durante su transporte.
Por ejemplo, un flujo que presenta pendiente constante a lo largo de la conducción, presentará flujo uniforme (velocidad uniforme). or7 Área de la sección tra ve condiciones de flujo ( re. a permanente). El área importante en la det ducción y rcialmente lleno, s especialmente e circula por la tubería y determina la capacidad total de la tubería y el área transversal mojada, es decir, el área ocupada por el fluido durante su movimiento, será la que se utilice en la determinación del caudal real de circulación.
Si el flujo circula a tubería llena (ocupando el área transversal otal) estará sometido a condiciones de la física diferentes a las que tendría si el flujo circula a tubería parcialmente llena (flujo libre). Un flujo a tubería parcialmente llena estará sometido a las condiciones de la grave Swlpe to vlew next page gravedad y de la atmósfera mientras que un flujo a tubería llena (flujo a presión) estará sometido a condiciones de presión. Tipo de flujo.
La identificación del tipo de flujo en una conducción es esencial debido a que las ecuaciones de diseño solo son aplicables a ciertas condiciones de flujo o han sido desarrolladas para casos o intervalos específicos. El flujo del agua en una conducción puede clasificarse según: a. El tipo de movimiento: Flujo libre: El movimiento ocurre por la acción de la gravedad. Se presenta en conducciones abiertas o en las conducciones cerradas pero llenas parcialmente. Flujo a presión: El movimiento ocurre por una presión diferente a la de la atmósfera.
La conducción es cerrada y se encuentra llena. b. El espacio: Flujo uniforme: Se presenta cuando los parámetros hidráulicos del flujo (velocidad, profundidad, entre otros) son constantes a lo largo de la conducción. Flujo variado: Se presenta cuando los parámetros hidráulicos del lujo varían a lo largo de la conducción. Ocurre en conducciones abiertas (por compuertas, desagües, sumideros, entre otros) y en conducciones a presión, cuando se presentan cambios de sección transversal y presencia de controles (como válvulas). c.
El tiempo: de flujo varía con el tiempo. d. El tiempo y el espacio: Flujo permanente uniforme: Se presenta cuando la velocidad del flujo permanece constante en tiempo y espacio. Flujo no permanente uniforme: Sucede cuando la velocidad permanece contante en el espacio pero no en el tiempo. Es prácticamente imposible encontrar este tipo de flujo en la aturaleza, debido a que los cambios tendrían que ocurrir en forma simultánea a todo lo largo de la conducción. Flujo variado permanente: Sucede cuando la velocidad de flujo varía en el espacio pero no en el tiempo.
Este tipo de flujo puede subdividirse en gradualmente variado o rápidamente variado, dependiendo si los cambios son graduales o abruptos, respectivamente. Flujo variado no permanente: Se presenta cuando la velocidad varia en el espacio y en el tiempo. Flujo especialmente variado: Se presenta cuando el caudal varía a lo largo de la conducción pero permanece constante en el tiempo. e. El régimen de flujo: Flujo con réglmen lamlnar: Ocurre cuando las fuerzas viscosas son mucho más fuertes con relación a las fuerzas inerciales.
El movimiento de las partículas del fluido se realiza siguiendo trayectorias definidas o líneas de corriente (ver Figura 2) y las capas de fluido con espeso parecen deslizarse sobre 31_1f,• capas adyacentes fuerzas inerciales. Las partículas del fluido con régimen laminar se mueven ordenadamente siguiendo trayectorias definidas, pero al aumentar la velocidad las partículas del fluido chocan entre sí y se desvían siguiendo trayectorias irregulares (ver Figura 3) que no on suaves ni fijas y que constituyen el flujo turbulento.
Figura 3: Descripción de un flujo turbulento Flujo con régimen transicional: Ocurre cuando el paso de régimen laminar a turbulento ocurre de manera gradual (ver Figura 4). Figura 4: Descripción de flujo transicional 2. Rugosidad de la superficie interior de la conducción. Está determinada por las características de las paredes internas del conducto, es función del material del conducto, del acabado de la construcción y su tiempo de uso. Esta propiedad no presenta valores significativos pero sí es importante en los álculos hidráulicos de tuberías.
Para el diseño y evaluación de alcantarillados el cálculo de la rugosidad se realiza típicamente con el coeficiente o «Número de Manning – n» (número adimensional); este coeficiente es específico para cada tipo de material de tubería. En la Tabla 2 se presenta el coeficiente de Manning para d’ferentes tipos de conducciones y en diferentes tipos de materiales. Tabla 2. Número de rugosidad de Manning para diferentes materiales Fuente. S. M. Woodward an Hydraulics of steadyflow in open channels tuberías Conservación de la masa o principio de continuidad.
El principio de conservación de masa o de continuidad define que: «La diferencia entre la cantidad de masa que ingresa a un volumen de control y la que se sale del mismo es igual al cambio en el almacenamiento dentro del propio volumen» Conservación de la energía. El principio de conservación de la energía define que: «La energía total que contiene un fluido en movimiento es la suma de las energías correspondientes a la posición o elevación del flujo con respecto a un nivel de referencia (energía potencial), la presión estática (energ(a de presión) y la presión dinámica (energía cinética)».
Consewación de la cantidad de movimiento. La ecuación de conservación de cantidad de movimiento se deriva de la segunda ley de Newton del movimiento, la cual establece que «El producto de la masa de un cuerpo por la aceleración es igual a la resultante de todas las fuerzas que actuan sobre él, incluyendo su propio peso» 4. CANALES ABIERTOS Y PROPIEDADES Definición Los canales son conductos en los que el agua circula debido a la acción de la gravedad y sin ninguna presión, pues la superficie libre del líquido esta en contacto con la atmósfera.
Clases de Canales De acuerdo con su origen eden ser naturales (ríos, SI_IF,• arroyos etc. ) o artificiales ( or el hombre). Dentro de Canales Naturales Los canales naturales incluyen todos los cursos de agua que existen de manera natural en la Tierra, los cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en zonas montañosas, hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes y estuarios de mareas. Las corrientes subterráneas que transportan agua con una superficie libre también son consideradas como canales abiertos naturales.
Las propiedades hidráulicas de un canal natural por lo general son muy irregulares. En algunos casos pueden hacerse suposiciones mpíricas razonablemente consistentes con las observaciones y experiencias reales, de tal modo que las condiciones de flujo en estos canales se vuelvan manejables mediante el tratamiento analítico de la hidráulica teórica. Un estudio completo sobre el comportamiento del flujo en canales naturales requiere el conocimiento de otros campos, como hidrología, transporte de sedimentos, etc. Éste constituye un tema de estudio conocido como hidráulica de ríos.
Canales Artificiales Los canales artificiales son aquéllos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo humano, canales de navegación, canales e centrales hidroeléctricas, canales y canaletas de irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, canales de desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras, etc. , asi como canales de modelos construidos en el laboratorio con propósitos experimentales. Las propiedades hidráulicas de estos canales pueden ser controladas hasta un nivel deseado o diseñadas para cumplir unos requisitos determina unos requisitos determinados.
La aplicación de las teorías hidráulicas a canales artificiales producirá, por tanto, resultados bastante smilares a las condiclones reales y, por consiguiente, on razonablemente exactos para propósitos prácticos de diseño. Bajo diferentes circunstancias en la práctica de ingeniería, los canales abiertos artificiales reciben diferentes nombres, sin embargo, estos nombres se utilizan de una manera más o menos imprecisa y sólo se definen de un modo muy general.
El canal artificial por lo general es un canal largo con pendiente suave construido sobre el suelo, que puede ser no revestido o revestido con piedras, concreto, cemento, madera o materiales bituminosos. La canaleta es un canal de madera, de metal, de concreto o de mampostería, a menudo soportado en o sobre la superficie del erreno para conducir agua a través de una depresión. La rápida es un canal que tiene altas pendientes.
La caída es similar a una rápida, pero el cambio en elevación se efectúa en una distancia corta. La alcantarilla, que fluye parcialmente llena, es un canal cubierto con una longitud comparativamente corta instalado para drenar el agua a través de terraplenes de carreteras o de vías férreas. El túnel con flujo a superficie libre es un canal cubierto comparativamente largo, utilizado para conducir el agua a través de una colina o cualquier obstrucción del terreno.
