ANÁLISIS DEL USO APLICATIVO DE LA FÍSICA EN EL DISEÑO Y CALCULO DE TUBERIAS PARA LA INGENIERÍA SANITARIA

Universidad Nacional de San Agustín

Facultad de Ingeniería Civil

Escuela Profesional de Ingeniería Sanitaria

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TRABAJO DE INVESTIGACIÓN FORMATIVA

DE FÍSICA

TEMA: ANÁLISIS DEL USO APLICATIVO DE LA FÍSICA EN EL DISEÑO Y CALCULO DE TUBERIAS PARA LA INGENIERÍA SANITARIA

Realizado por:

• Castillo Quispe, Jhandy Leonel
• Condori Calapuja, Alejandro Mauricio
• Cosi Cano, Lhya Shadel
• Flores Condori, Erwin Rodrigo
• Quispe Ccallo, Edwin Jose

Arequipa-Perú

2019

Prólogo

En el presente trabajo explicaremos el uso de la física para el diseño y cálculo de tuberías para la ingeniería sanitaria.

Para el trabajo tomaremos en cuenta las aplicaciones de las propiedades físicas de los temas como son la densidad, viscosidad, volumen específico, peso específico, flujo de fluidos, teorema de Bernoulli, medida de presión, formula de Darcy y factor de fricción y haremos un análisis sólo sus usos en las tuberías y cómo es que estas fuerzas físicas son tomadas en cuenta para el diseño de la red de tuberías de las ciudades.

Prólogo        2

Propiedad de los fluidos        4

Newtonianos:        4

No Newtonianos:        4

Viscosidad        5

Densidad        5

Volumen específico        5

Peso específico        6

Flujo de fluidos        6

Teorema de Bernoulli        6

Fórmula de darcy        7

Número de Reynolds        8

Flujo de fluidos en tuberías:        8

Cuestiones fundamentales en el cálculo de tuberías        9

Influencia del perfil de la tubería en la línea de carga        10

Durante el arranque del sistema        11

Consideraciones sobre las depresiones.        12

Pérdida de carga        12

Velocidad        13

Golpe de ariete        13

1. Propiedad de los fluidos

Un fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo, ante la aplicación de una tensión tangencial o esfuerzo cortante, sin importar la magnitud de ésta.

Características:

La posición relativa de sus moléculas puede cambiar continuamente.

• Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No obstante, los líquidos son mucho menos compresibles que los gases.
• Todos los fluidos, tienen viscosidad, aunque la viscosidad en los gases es mucho menor que en los líquidos.

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• Newtonianos:

Es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformación es lineal Ejemplo el agua.

• No Newtonianos:

Es aquél cuya viscosidad varía con la temperatura, la presión y la tensión cortante que se le aplica, Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante. Un ejemplo barato y no tóxico de fluido no newtoniano puede hacerse fácilmente añadiendo almidón de maíz en una taza de agua.

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1. Viscosidad

La viscosidad es una propiedad física característica de todos los fluidos, el cual emerge de las colisiones entre las partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia a su movimiento. Cuando un fluido se mueve forzado por un tubo, las partículas que componen el fluido se mueven más rápido cerca del eje longitudinal del tubo, y más lentas cerca de las paredes. Por lo tanto, es necesario que exista una tensión cortante (como una diferencia de presión) para sobrepasar la resistencia de fricción entre las capas del líquido, y que el fluido se siga moviendo por el tubo.

La viscosidad absoluta o dinámica es una medida de resistencia al movimiento se expresa en la ley de newton como una constante de fórmula:

                                          Ft= µ*s*(v/y)

Donde Ft es fuerza tangencial, µ es viscosidad dinámica, s es superficie, v es velocidad y es espesor de la lámina líquida.

1. Densidad

En física y química, la densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia o un objeto sólido.

1. Volumen específico

El volumen específico es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. Es el inverso de la densidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia.

1. Peso específico

El peso específico es la relación existente entre el peso y el volumen de una sustancia. Dado que el peso de un objeto es la medida en que la atracción de la Tierra actúa sobre él, y al mismo tiempo el volumen es la superficie que dicho objeto ocupa, el peso específico constituye la relación entre ambas propiedades expresada en Newtons sobre metro cúbico (N/m3), de acuerdo al Sistema Internacional.

1. Flujo de fluidos

En los fluidos hay viscosidad que hace que aparezca una resistencia al movimiento en capas en este punto se hablara sobre el experimento de Reynolds.

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