GRUPO-A1-LINEA-PIEZOMETRICA.pptx

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES Facultad de Ingeniería Civil FILIAL - LIMA

LABORATORIO DE MECANICA DE MATERIALES E HIDRAULICA

LÍNEA PIEZOMÉTRICA

2015



CONCEPTO

Los conceptos de línea de energía y línea piezométrica, son útiles cuando se estudian problemas de flujo de fluidos, bien sea en conductos abiertos (canales) o cerrados (tuberías); así por ejemplo si se dibuja el perfil de una tubería a escala, la línea piezométrica no solo permite determinar la altura de presión en cualquier punto sino que muestra a simple vista la variación de presión en toda la longitud de la tubería.

Es 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.



TUBO PIEZOMETRICO

El tubo piezométrico o manómetro es, como su nombre indica, un tubo en el que, estando conectado por uno de los lados a un recipiente en el cual se encuentra un fluido.

TUBOS PIEZOMETRICOS

El nivel se eleva hasta una altura equivalente a la presión del fluido en el punto de conexión u orificio piezométrico, es decir hasta el nivel de carga del mismo. Dicha altura H, es la suma de la altura de presión h, y la altura de cota z. En un tubo piezométrico la presión es la misma que dentro del depósito que contiene el fluido.



A TENER EN CUENTA EN LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA LÍNEA PIEZOMÉTRICA

• En el caso de pérdidas localizadas, como las que se producen en válvulas, codos, etc., la línea de alturas piezométricas sufre un descenso puntual igual a la pérdida de carga local.

• Si hay instalada una bomba (que comunica energía al fluido), la Línea Piezométrica aumentará en ese punto en un valor igual a la altura de presión que la bomba esté proporcionando en ese instante.

TABLA.1. RUGOSIDAD ABSOLUTA DE LOS MATERIALES

Material Rugosidad absoluta

Polietileno 0,002

PVC 0,02

Aluminio 0,015 – 0,06

Acero galvanizado 0,07 – 0,15

Hormigón liso 0,3 – 0,8

Hormigón rugoso 3 – 9

Hormigón armado 2,5

Fibrocemento nuevo 0,05 – 0,10

Fibrocemento con años de servicio

0,60



Cómo se traza la línea de cargas piezométricas

Si se determina en cada punto de la tubería el término P/g y se traza una línea vertical equivalente al valor de este término a partir del centro del tubo, la línea de cargas piezométricas se encontrará a z+ + P/g de la línea de referencia. Conectando unos tubos como piezómetros a lo largo del tubo, la línea de cargas piezométricas estaría definida como el lugar geométrico de las alturas hasta las cuales ascendería el fluido.

La línea de cargas totales es aquella que une todos los puntos que miden la energía disponible en cada punto de la tubería y se encuentra a una distancia vertical equivalente a la cabeza de velocidad (V2/2g) por encima de la línea de cargas piezométricas (asumiendo igual a la unidad el factor de corrección de la energía cinética).





CÁLCULOS HIDRAÚLICOS

Pérdida de carga en tuberíasPérdida de carga en tuberías

Pérdida de carga en tuberías

La expresión de Darcy-Weisbach para el cálculo de pérdidas, expresada en función de caudal:



Pérdida de carga en canales

Para la pérdida de carga en canales, se usa la expresión de Manning.

Pérdida de carga en orificios

Un orificio es una abertura sumergida en la pared de un tanque, depósito o estructuras similares. La pérdida en esta singularidad puede calcularse así:



Pérdida de carga en accidentes o singularidades

La pérdida de carga de una singularidad (e.g. accesorio, dispositivo de control) puede calcularse con la siguiente expresión:



Pérdidas totales

Es la sumatoria de las pérdidas de cargas que se hallen el diseño.

Con el valor de las pérdidas totales se deben verificar el diámetro teórico y la distribución de longitudes:

Carga hidráulica disponible: H= COTA “X” – COTA “Y”Pérdida de carga unitaria:

Despejando el diámetro de la ecuación de Hazen-Williams:

Luego se halla las longitudes por tramos si es necesario:

Con la nueva distribución de longitudes, se verifica que no exista cambio de diámetro en los accesorios.

Práctica de Laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica

Elaboración de una Línea piezométrica de forma gráfica

MATERIALES UTILIZADOS:

Tubos de Agua Caliente PVC de ½”

3 “T” de PVC de agua caliente

8 Codos de 45° de PVC

2 Válvulas Esféricas de ½”

3 tubos piezométricos (representados por manguera transparente)

2 Depósitos (baldes transparentes)

PROCEDIMIENTO:

1. Realizamos un esquema en borrador de como seria nuestro diseño de una línea de conducción.

2. Hicimos una lista de los materiales a utilizar (tipo de tubería, accesorios a utilizar)

3. A continuación se comenzó con el trabajo practico realizando lo siguiente:

Se unieron los tubos de ½” con los codos de 45°.

Luego las “T” con pequeños tubos que después serán unidos con los codos de 45°.

También se unieron las válvulas a los tubos de ½”

Finalmente para completar el armado del trabajo práctico se colocó cada manguera (tubo piezométrico) en cada “T”, estos tubos piezométricos nos indicara el nivel del agua en el que se encuentra en cada tramo de la línea de conducción.

CONCLUSIONES

¢ En conclusión decimos que la línea piezométrica depende de las perdidas de carga que se efectué en dicho diseño de una línea de conducción. Esta línea cambiara según cambie el diámetro de tubería, velocidad del agua o del caudal que circula por la misma.

¢ Según nuestro trabajo práctico podemos concluir que nuestra línea piezométrica está por encima de la línea de conducción por tanto nuestra presión es positiva y no hay presión negativa la cual afecte la presión de diseño.

¢ Llegamos a observar en los tubos piezométricos que están insertados en la tubería que el nivel del agua decrece conforme su movimiento.

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