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Perdidas de energía de en una conducción. Se clasifican en: 

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Perdidas menores o locales. Son aquellas que ocurren en una zona definida de la conducción y que son originales por válvulas, cambios de dirección, ampliaciones o reducciones, entrada o salida, etc. Perdidas mayores o de fricción, son las que crecen linealmente con el arrollo de la conducción, y se deben al rozamiento de las partículas de agua entre si con las paredes de la tubería.

De acuerdo con la importancia de estas pérdidas, las tuberías se clasifican: 

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Cortas l < 4r, donde r es el radio hidráulico y l la longitud de la conducción. En estas tuberías cortas, las perdidas por fricción son despreciables comparadas con las perdidas locales. Medias 400r > l > 4r, importan por igual las perdidas locales que las de fricción. Largas l > 400r, las perdidas locales son despreciables comparadas con las pérdidas de fricción

Otros aspectos importantes de la conducción son:   

El diseño de la misma para una condición de carga y caudal dados, así como el tipo de esfuerzo que, originados por ciertas cargas, adicionales El anclaje que se debe proporcionar en los cambios de dirección de la conducción La selección del tipo de válvulas a emplear en cada caso.

Perdidas mayores en la conducción: para este tipo de perdidas se evalúa una tubería con dos piezómetros.  

Estableciendo la ley del impulso entre las secciones 1 y 2, la fuerza que actúa sobre la vena liquida es: F = ∆pA Por otra parte, si se llama ф al perímetro de la sección transversal de la tubería, se tendrá que la fuerza resistente al movimiento es: Ƭф∆x donde Ƭ= esfuerzo cortante entre las partículas de agua y la pared de la tubería.

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Se obtiene ∆pA= τф∆x, donde despejando τ seria ф∆x . Otra forma de expresarlo sería

∆pA

τ=

∆p 1 x ∆x ɤ

A

xфxɤ



=

∆p 1 x ∆x ɤ



A ф

= R (radio hidraulico)



Tomando en cuenta el despeje de estas ecuaciones, podemos simplificar la ecuación τ = ɤRS

= S, lo cual vendría siendo la pendiente hidráulica.

Por otro lado, experimentalmente se encontró la ecuación: ɤ = αV2 de donde cv2 = : ɤRS ɤRS 𝐶

V= √

Que sería la fórmula de Chezy, sustituyendo la expresión encontrada para R y dividiendo 𝐿

𝑣2

entre 2g se obtiene: hf = λ X 𝐷 X 2𝑔 que es la fórmula de Darcy. Mientras que la de Manning 2

1

1

v = 𝑛 𝑅3𝑆 2 Diversos autores han cuantificado teórica o experimentalmente los coeficientes k de chezy y λ de Darcy. Pero antes de estudiar las conclusiones de estos autores se hará la clasificación del escurrimiento en una tubería.  

Escurrimiento laminar Escurrimiento turbulento

El laminar se caracteriza por un movimiento longitudinal de las partículas de agua dentro del tubo, sin acelerarse y sin alejarse unas de otras.

El escurrimiento turbulento las partículas de agua siguen trayectorias muy irregulares

Para identificar si un escurrimiento es laminar o turbulento, se usará el número de Reynolds Nr =

𝑣𝐷 , 𝑣

donde v es la velocidad de escurrimiento, D = diámetro del tubo y v = viscosidad del agua.

En donde el rango de Nr < 2,500 se tiene escurrimiento laminar, mientras Nr > 2,500 tiene escurrimiento turbulento. Para escurrimiento laminar se obtuvo, para el coeficiente de la formula de Darcy, la siguiente relación: 64

λ = Nr

en el escurrimiento laminar el coeficiente λ solo depende del número de Reynolds y no del material de la tubería, ya que en este tipo de escurrimiento el factor dominante es la viscosidad del agua mas que la fricción contra las paredes

Para escurrimiento turbulento, que es el que generalmente se presenta en la práctica, el material de la tubería tiene la influencia en el coeficiente λ, que se requiere hacer la siguiente clasificación.  

Tubos lisos Tubos rugosos

Los tubos lisos son aquellos donde las asperezas de la pared no sobrepasan el espesor de la capa limite. Para este tipo de viscosidad solo solo se considera una longitud característica D. Tubos con rugosidad granular serán aquellos que las irregularidades de las paredes serán locales, en tanto que tubos con rugosidad ondulosa serán aquellos en los que las irregularidades de las paredes son mas generalizadas o extendidas

Ejercicio ¿cuál debe ser la potencia de la bomba que se muestra, para lograr que los gastos indicados pasen por las tuberías 2 y 3? Las tuberías 1, 2 y 3 son de concreto liso y para el agua 0.01 stokios.