Pi to Me Tri A

5/11/2018 Pi to Me Tri A

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M A N U A L D T i A P A N ! C - 8CEP ISP R O G R A M A D E P R O T E C C I O N D EL A S A l U D A M B I E N T A L H P E

PITOMETRIAI N G . J O S E A U G U S T O H U E B

A s e s o r e n S i s t e m a s d e D i s t r i b u c i o n d e A g u a P o t a b l eC e n t r o P a n a m e r i c a n o d e r n g e n i e r i a S a n i t a r i a

y C i e n c i a s d e l A m b i e n t e ( C E P r S )

Lima, Peru, Diciembre 1984


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PRO LOG 0

Este Manual de Tecnicas Pitometricas representa el resultado delesfuerzo conjunto de personas e instituciones que desarrollaron una tecnolog{ade inestimable valor para mejorar la eficiencia de los sistemas deabastecimiento de agua.

En su estructuraci6n se ha tratado de dar respuesta a las necesidadesobservadas en los cursos que sobre este tema ha dictado el Centro Panamericanode Ingenieria Sanitaria y Cieneias del Ambiente dentro del marco del ProyeetoDTIAPA, el eual a su vez, al haberlo ineluido dentro de su lista de manualesteenieos, ha hecho posible esta publicaei6n.

El Capitulo 1 es un pequefto resumen de hidraulica aplicada, conenfasis en flujos a traves de con~~,tos a presi6n. Con este capitulo no sepretende sustituir en modo alguno 4's manuales c Las icos de hi.druli.c, cuyoconoeimiento debe considerarse eOtL '~n fuert: pre-;equisito para que uningeniero pueda desarrollarse adecuad ,nte en p1tometr1a.

En el Capitulo 2 se enfoca el terna "Medici6n de caudales utilizandotubos pitot"; se consideran los dos tipos principales de equipos conoc i.dos;el pitot Cole y el pitot Simplex, y se desarrolla un metodo que puedeutilizarse indistintamente para aforos con los dos tipos de equipos, ya queeste metodo procura armonizar las tecnicas cl~sicas empleadas para medici6n atraves de tubos pitot Cole y Simplex.

Los capitulos 5, 6, 7,preparados por el autor paraBNH/ABES/OPS, elaborado en 1981.

8, 14 yintegrar

15el

son adaptaciones de trabajos"Manual de Pitornetria" del

El Capitulo 10 es una adaptaci6n de la referencia [15].Algunos procedimientos y dibujos presentados en el Capitulo 2 sobremediei6n de caudales fueron inspirados en la Norma L 4.250 - Medi~ao de vazao

de agua por meio de tubo pitot - Procedimento, de la Companhia de SaneamentoBasieo do Estado de sao Paulo (CETESB), elaborada por el ingeniero BentoGonzaga Cesar Filho.

Se agradece a la ingenieracorreceiones en el texto manuscrito,versi6n precisa en idioma espanol.Rosario Castroy pasarlo del por revisar y efeetuaridioma portugues, a una

Jose Augusto HuebLima, PeruDiciembre 1984


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1.1.11.1.11.1.21.1.31.1.41.1.51.1.61.1. 71.1.81.1.91.21.2.11.2.21.2.31.31.3.11.3 . 21.3.31.3.41.3.4.11.3.4.21.3.4.31.41.4.11.4.21.4.31.4.41.4.51.4.61.4.71.4.81.4.91.4.101.4.112.2.12 . 22.2.12.2.22.32.3.12 . 3 . 2

ii

CON TEN I D 0

PaginaPROLOGO . .. .. .. .. . . . . .. .. 1.INTRODucctON ix

NOCIONES DE HIDRAULlCA G&MIIAL 1Propiedad f!.ic del .'u 2Mas. e-.pee {fica '" .... .. .. .. 2Peso e.pec:( fieo ..-. .. .. .. .. .. .. .. ... 2Dens idad '" '" .. 2C oef Leien te d e V i.C 08id .d d in imica 2C oef ieien te d e v i.co .id ad cin emit ica 2T en si6 n .up erf ici.l 3C ap il arid ad 3Tensi6n de vapor del . c u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Pre. i6n ~ .. .. 4Pre.ione 7Concepto de pre.i6n 7Ley de Stev in ........................................................ 7R ~f er en ci al e 8 d e pre.i6n 8C on cep to s bi.ico . d e h id riul ica 9Definicione.. .. .. .. . .. 9Superfieie de control, volumen de control 11Eeuaci6 n de eont inuid.d . 11E1emento8 del flujo en conduct08 a presi6n 13Carga que actu. en una secei6n transversal a1 flujo 13Eeuaci6n de eon.ervaci6n de la energ{a 14Eeuacione8 de re8i.tencia a1 flujo 16Bambas cen trifug 2 5Genera 1i.dades 25Prin cip io de fun cio n.mien to 25Clas if icaci6 n de 1 bo mba . cen t r! fug as 27L!nea de carga y p iez om~t riea 3 8Relaciones de semejanza 42Curvas caracteri.t ic de las bombas centr!fugas 43Velocidad 0 rot aci6 n e.p ec{ fica 45Cavitaci6n 53Curva caraet er!at ica del .is tema 65As ociaei6n de bombas en paralelo 69As ociaci6n de bomb en .erie 70MEDICION DE CAUDALES UTILIZANDO TUBOS PITOT 71Int rod ucci6n 7 2Te-nnino log {a 72Pit o t C o le 72P'itot Simplex ., "' 76Des cripci6n de l os t ubo s pit ot 78Tubo pi tot Cole 78Tubo pi tot Sim~lex '" 81


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2.42.52.62.6.12.6.22.72.7.12.7.22.82.92.9.12.9.22.9.32.102.112.122.12.12.12.22.12.32.12.42.132.142.14.12.14.22.152.162.16.12.16.22.172.182.18.12.18.22.192.19.12.19.22.19.32.19.42.19.52.19.62.19.72.19.82.20

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PaginaLo ca1iz aci6 n d e l as es t acio nes p it omet ricas 82I ns ta1aci6n de 1a valvula de inco rporaci6n 84Ca1ibraci6n del diamet ro y medici6n de la proyecci6n de lavalvula de incorporaci6n ... 86Des cripci6n de la vari1la de ca1ibracion 86Medicion del diamet ro de la t uber!a y de 1a proyecci6n dela valvula de incorporacion ......... 91Instalaci6n de tubos pitot 95Ins talaci6 n del t ubo pit ot C ole 95Ins talaci6 n del t ubo pit ot S impl ex 99Liqu idos ma nometricos ........ 1 02Con s ideraciones res pect o a los mat eriales que s e ut ilizanen 1a medici6n de caudales .......... l03y..{a_ngueras " " " , " " " " " " "" " " " " " " " " " .103Manometro U." "." .."""""""""",, . """ """'."""" " "" """ """" " 104Liquidos ma nometricos ....... 1 04Con sideracio nes res pect o a 1a l ect ura de las deflex iones 105Velocidad en un punt o de 1a s ecci6n t rans vers al de medici6n 106Factor de velocidad ............... 159C on cepto s- b asi co s 1 59Anillos de areas iguales .............. 163Medicion de 1a curva de dis t ribuci6n de ve10cidades en e1campo 166Calculo del fact or de vel oc Ldad 171V e10 ci dad me dia c en tra l in st an tan ea 17 6D en si dad d el l !q uid o man omet rico 17 8Densidad corregida.~............................................78Correcci6n de 1a densidad ........ 182Correcci6n del didmetro ' 183Correcci6n del area de la s ecci6n t rans vers al del t uhodebido a o bs truccio n caus ad a p or el p it ot 183Caso del -pi tot C ol e . .. . . . . . . . . . . . . . 1 83Caso del pi tot S im pl ex .. . . . .. . . . 1 85C orrecci6n del area de la s ecci6n t rans vers al de 1a t uber!adebido a la proyecci6n de 1a valvula de incorporacion 186C a1cul o d el ca ud al in st an ta neo 188C alcul o del caudal ut ilizando e1 p it ot Col e 188C alcul o del caudal ut i1izando el p it ot Simp1ex 190Precis io n d e 1a med id a d el caud a1 191Influencia de la ibraci6n de los orificios pit omet ricos 192Influencia de la de los menis cos 192Influencia del er ido en 1a 1ect ura de Is d e fl ex i 6n 1 9 2In fluencia del no en t o de la varilla en relaci6n alej e d e l a t uber! a 194I nf luen cia d e l a p ro ximid ad a acces orio s 194I nf luen cia d e 1a t en si 6n s up erf icia1 195In fluencia de la variaci6n de la dens idad del Uquidomanometrico 195In fluen cia d el error que se comete .1 determinar el irea del a t ub er !a 1 95Ejemplos "................. 197


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2.20.1

2.20.2

3.3.13.1.13.1.23.1.33.1.43.1. 53.23.2.13.2.23.2.33.2.43.34.4.14.24.2.14.2.24.2.34.34.3.14.3.24.3.34.44.4.14.4.24.54.5.14.5.24.5.34.64.74.84.94.104.10.14.10.24.10.34.10.44.10.5

iv

PaginaMedicion del caudal en una estacion pitometrica utilizandoun tubo pi tot Cole en una tuberia cuyo diametro nominal esde 2501 1l t ll . . . .. . . .. . . .. . .. . . .. . . .. . .. . . .. . . .. . .. . . .. . .. . . .. . . 197Medici6n del caudal en una estaci6n pitometrica utilizandoun tubo pitot Simplex en una tuberia cuyo diametro nominales de 500 t1IID .." " ."" ." """""" .. " " .. " " " " " " " " .202EQUIPOS PORTATILES PARA REGISTRO DE CAUDALES 207Registradores de caudal con celula DRI-FLO 0 B art on { mo del o199) " 208Condiciones general es ......... 208C aract eris ticas co ns truct iv as 2 l2Pr i.nc-i pio de funeionamiento " """""".""." ".."".",, ,,"""""212Operacion del B p a r a t o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213Manten imien to" " " " """" " "" " " "" 216Registrador Simplex ........ 238Caracterlsticas generales .......... 238Montaje y funcionamiento del registrador Simplex........ 243Calibraci6n del registrador Simplex..................... 244Calculo de los caudales ............... 249Registrador fotografico ................ 249

254..255

Tomas de presion 2-55Medici6n de pres i6n ut ilizando piez6met ros 256Des crip ci6 n 2 56

MEDICION DEM EDI CI ON I NS TA NT AN EA DE PR ES IO N

PRES IO N .

Form.ulas ....... ,. . 257.257.259.259

Practicas de campo .........Medicion de la presi6n utilizando un man6metro en U .......Des cripci6n ....................F6rmulas .............. ." . 2 6 0

264 266

Pract icas d e camp o Man6metro de

. ................ . .........reservorio " .

Descripci6n 266Formulas ..".............. ~ 267Manometros U en 8erie ~~ 268Descripc ion 268F6rmulas ...... " ". .269Insta la ci6n en el ca mpo...................................... .271Manometro inclinado 271Bar6met ro de columna de mercurio 272Man6met ro de ramal inclinado 273Man6metros diferenciales 274Medicion de la presion utilizando man6metros metalicosLndic ado re s " 276I nt ro ducci6 n 2 76De sc ripc ion 276Materiales que se emplean en la fabricacion del tubo Bourdon 278A co nd icio namien to p ara el t ran sp ort e 2 80Precis ion de los manOmet ros met alicos 280


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4.10.64.114.11.14.11.24.11.34.124.12.14.12.24.12.34.12.44.12.55.5.15.25.2.15.2.25.2.35.2.45.2.55.35.3.15.3.25.3.35.3.45.3.55.3.65.46.6.16.26.2.16.2.26.2.36.2.46.2.56.36.3.16.3.26.3.36.3.46.46.56.6

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PaginaPrac t icas de campo '.... 281Medici6n de pres iones ut i1izando man6metros regis t radores 285Descripc ion 285Elementos de m edici 6n . . . . . . . 28 6Ins t a1aci6n del regist rador de pres ion port at il 287Ba1anzas para verificar y ca1ibrar man6met ros 289Introducci6n 289Ba1anza hidros t at ica comparadora 290Balanza hidros t at ica de pes o muert o 292Procedimientos para corregir las lect uras 296Procedimientos para ca1ibrar manometros 302PR UEBA DE PER DIDA DE CAR GA 314Introducci6n 315Metodo1og!aDescripcionSeleccion de

para rea1izar las pruebas 315general del met odo ~ 315los mat eriales yequipos 315Montaje lit 11 316............................ ,. 316

.318Calculos 318Fas es de 1a prueba L1enado de format os . .Ca1c~lo de cauda1es y pres iones 318Ca1cu10 de la perdida de agua ent re las dos es t acionespi tometricas ............................................... 318Ca1cu10 del coeficient e "c" de t rabajo entre dos es tacionespi tometricas 322Ca1culo del coeficient e "c" de t rabajo entre una es taci6npitometrica y un reservorio ..... 322Calculo del coeficient e "C" de un t ramo de t uber!a en elque exis t en derivaciones int ermedias 324Prueba de perdida de carga en un t ramo cort o de tuber!a(L = 100 m) 324Interpretacion 324DETER MINACION DE LA CUR VA DE CALIBR ACION DE UN PR IMARIODE PR IMOGENO. .................................. 327Int roducci6n.... 328Met odo10gia para realizar las pruebas 329Des cripci6n general de 1a prueba 329Se1ecci6n de los materia1es yequipos .. 330Montaje .............. .... 330

. . . 3 3 1as es de 1a prueba L1enado de forma tos 332Calculos ................................................... 332Ca1cu10 de cauda1es 332Ca1cu10 de pres iones diferencia1es en e1 primario 332Aj us t e de La e cu ac i on Q = K v'" liP 333Error patron de la estimaci6n.......... ............ 335Confecci6n de graficos ................. 336Forma de present ar los result ados 336Analisis e interpreta ci6n ............. 336


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7.7.17.27.2.17.2.27.2.37.2.47.2.57.37.47.58.8.18.28.38.49.9.19.29.2.19.2.29.2 39.2.49.2.59.39.3.19.3.29.3.39.3.49.3.59.3.69.3.79.3.89.3.99.3.109.3.119.3.129.3.139.3.149.3.159.3.169.3.179.3.189.3.199.3.20

PaginaV ER IF IC AC IO N DE S EC UN DA RI OS DE PR IM OG EN OS 3 39I nt ro duc ci6 n 3 40M et od ol og ia p ara real iz ar l as p ruebas .' 3 40Des crip ci6 n g en eral d el met od o 3 40S el ec ci6 n d e mat er ial es y eq uip os 3 40Montaje .... '".. ,. '"................... 340Fa ses de l a pru eba ............. 343L len ado de f or ma to s . . . . . . . .. . . . . . .. 3 44Calculos. '" ,. 344Conf ecci6n de gra ficos .............. 345Analis is ............. '" '".......... 346DETER MINACION DE LA CURVA DE ER ROR ES DE UN MEDlDOR 347I nt ro du cc i6 n 3 48M et odo log ia p ara real izar la prueba 3 48Calculos " " " 349I nt er pr et aci6 n 3 50ESTUDIOS HIDR AULICOS EN ESTACIONES DE BOMBAS 351I nt ro du cc i6 n 3 52Fase de campo 353Levant amient o de los dat os para c~lculo del caudal 353Medicion de las pres iones de succion y bombeo 353Medici6n de los datos elect ricos : t ens i6n, corrient e yfactor de potencia 355Medici6n de la rot aci6n del conjunt o mot or-bomba 356Medici6n de la pres i6n barometrica local y de latemperatura del agua ........ 356F as e d e o ficin a 3 57Calculo del caudal (Q) 357Calculo de las areas de las s ecciones de ent rada y s a li da 3 5 8Calculo de las velocidades de entrada y s alida en la homba 3 58Cal culo de las al turas cinet icas (carg as cin et icas ) 358Calculo de las presiones de s ucci6n uti1izando un t ubo en U 358Calculo de las presiones de s ucci6n usando un man6metrometa 1ico 359Calculo de las alt uras manomet ricas de s ucci6n 359Calculo de la pres ion de des carga y de la alturamanometrica de descarga 360C al cul o d e la al tura mano met rica t ot al. 360C al cul o d e la pres i6n at mos ferica 360Calculo de la t ens ion de vapor 360Calculo de las alt uras manometricas de s ucci6n maximay m!nima 360Calculo de la perdida de carga en la succi6n 36lCalculo del NPSH dis ponible maximo y m in imo 3 6lCalculo de la pot encia de entrada en el motor 362Calculo de 1a pot encia en el eje del motor 362Potencia hidrau lica .................... 363Cal culo d el rend imien to de la bomba 363Calculo de paramet ros corregidos para la rot aci6n nominal 363C omp araci6 n en tre N PS HR y N PS H D' " . 36 4


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9.3.219.410.10.110.1.110.1.210.210.2.110.310.3.110.3.210.3.310.410.510.610.710.810.910.1010.10.110.10.210.10.310.1110.11.110.1210.12.111.11.111.1.111.1.2H.1.311.211.312.12.112.212.312.3.112.3.213.13.113.2

Vll

PaginaDet ermin acio n d el N PS Hreq cuando no s e t ienen los datosqu e suministra el fabricante . 364Cu rv as ca ra ct eristic as .. 3 80D IS TR I TO S P IT OM ET R IC OS 3 83Crit erios ut ilizados en 1a selecci6n del dist rit opi tomet;rico III III 384Z on as d e p res io n 3 84Extension de la red ................. 384I mp 1an tacio n d el d is t rit o p it omet rico 3 85Preca uciones qu e deben tomarse ... 385Medici6n 386Pun to s d e med ici6 n 3 86P resion es de tra ba jo ... . . . .. 38 6C omun icacio n d e 1a o peraci6 n d e valv ul as 3 86Disetto 388Medici6n global 388Su bdiv is ion noctu rn a . . . . 38 8P roceso de medi ci6n ... .... .. .. .. .... .. 38 9Areas que d e b e n g eo fo na rs e . . . .. . . .. . . . .. . . .. . 3 89E tapa fin al de 1a in ves tig aci6 n 390In forma ciones compl ementa ria s ... .. ... .. .... . 39 0Co nexion es cl andes tina s . .. ... .... ... . 39 0Perd id as po r erro res d e med ici6n 390Consu mo per capita ................... 390R ecomen dacio nes que deben co ns id erars e a1 impl an tardistritos pitome tr icos 11 391De 1im it aci 6n , m ed ici on g lo bal y v erif icacio n d e v a1v u1asinternas .................................................. 391E jemp 10 s p ract ico s d e d is t rit os p it omet rico s 3 92Dis t rit o p it omet rico d e I nd ian ap o1is 3 92DE TE RM INA CI ON DE C UR VAS CA RAC TE RIS TI CAS DE VE RTE DE ROS ,CANALES Y C AN ALE TA S P AR S HA LL 40 6M ed id ores ut il iz ad os en co nd uct os abiert os . 40 7Medicion del caudal en un canal uniforme 407Vertedero ,. 409Par sha 11 ".... 409Medicion en el campo ...... 41 1Ecuacion de corre1aci6n ent re Q y H 4 12PR UE BA DE PR ES IO N R ES IDU AL 4l 3Introducci6n 414Det ermin acio n d el caud al en h id ran tes 4l 4Ej ecuci6n d e p ruebas de pres i6 n res idua1 4l 9Prueba para det erminar 1a capacidad de 1a red 419Prueba para det erminar 1a capacidad de un hidrant e 420LISTA DE EQUIPOS Y MATER IALES PAR A PITOMETR IA 423Introducci6n 424Equipos y mat eria1es neces ario s p ara in iciar un s erviciode pitometri'a i 424


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14.

14.114.214.314.414.515.15.115.215.315.415.515.6

viii

PaginaESTUDIO DEL COMPOR TAMIENTO DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTODE AGUA 428Introducci6n " "." ". 429Va ria bl es qu e deben medirse ......... 429C rit erio s g en eral es para ej ecut ar l as p ruebas 43 0C a1 cu 1o s 4 30D ia grama de ca rgas ........ 431T AL LE R D E P IT OM ET RI A . . . . . . . . . . . . . . . 4 33Introducc i6n " " 434Limpieza del t uba U y 1iq uid o man om~t rico 43 4A1ineamient o de la8 tomas de pres ion del t ubo pit ot 435E1iminaci6n de fugas del t ubo pit ot 436O ri fic io s p it om etr ic os . . .. 4 36Ped id o d e mat erial es yeq uip os 43 6

R EF ER EN CI AS B IB LI OG RA FI CA S 43 7

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