Alberto Soriano Rull - Suministro, Distribución y Evacuación Interior de Agua Sanitaria

Se insiste que el concepto de «peso aparente» se refiere al «peso supuesto» que posee un cuerpo que se encuentra bajo la superficie de un fluido.

Donde:

P a= peso aparente, N.

W= peso real del cuerpo, N.

Al sumergir totalmente un cuerpo en un líquido, puede ocurrir que el empuje que recibe dicho cuerpo sea menor, igual o mayor que su peso. Si el empuje que recibe el cuerpo al sumergirse totalmente es menor que su peso, el cuerpo se hunde hasta el fondo; si es igual a su peso, el objeto flota en el seno de la masa líquida; y si es mayor a su peso, flota en la superficie del líquido sumergiéndose la porción del cuerpo que hace que se equilibren peso y empuje, es decir que el empuje que recibe la parte sumergida iguale el peso del cuerpo.

Figura 1.7 Principio de Arquímedes

La mayoría de los problemas que se plantean en las instalaciones aparecen cuando el fluido se desplaza, es decir se trata de problemas hidrodinámicos. No podemos olvidar, sin embargo, que en algunos casos, por ejemplo cuando no existe consumo, las presiones estáticas sobre elementos de la instalación son máximas.

Vamos a ocuparnos por tanto del movimiento de los fluidos haciendo una observación importante: en Hidrostática el comportamiento de los fluidos reales es idéntico al de los fluidos perfectos o ideales, por el contrario en Hidrodinámica es básico considerar que se trata de fluidos reales, en los que debido a su viscosidad aparecen fuerzas entre las partículas fluidas y entre las capas del fluido y las paredes del contorno. Las partículas del fluido en movimiento, al contrario de lo que sucede con los sólidos, pueden tener diferentes velocidades y estar sujetas a distintas aceleraciones. Por ser el único fluido que utilizaremos nos referiremos, en nuestro caso, al agua.

La circulación por el interior de la tubería se logra siempre por alguno de los medios siguientes.

Circulación por gravedad

Cuando el sentido del líquido es descendente y se aprovecha el propio desnivel de la tubería.

Circulación impulsada

Cuando el sentido del líquido es ascendente y tiene que vencerse el desnivel de la tubería, efectuándose la impulsión por medio de un grupo de bombeo.

Circulación por gravedad e impulsión

En aquellos casos que, circulando el líquido en sentido descendente, se requiere además un aumento de presión como consecuencia de desnivel insuficiente.

Las instalaciones, en sus aplicaciones más habituales, pueden clasificarse en:

a. Instalaciones de tuberías a presión(tubería completamente llena).

– Conducciones.

– Redes de distribución.

b. Instalaciones de tuberías sin presión(tubería parcialmente llena).

– Evacuación de aguas residuales en interiores de edificios.

– Evacuación horizontal de aguas residuales.

Régimen estacionario

Un fluido discurre en régimen estacionarlo cuando su velocidad en un mismo punto es siempre igual, aunque varíe de unos puntos a otros.

Líneas de corriente

Línea imaginarla continua, tangente en cada punto al vector velocidad de la partícula que en un instante determinado pasa por dicho punto.

Las líneas de corriente no pueden cortarse (excepto en puntos singulares como fuentes o sumideros), pues entonces una misma partícula pertenecería a la vez a ambas y tendría dos direcciones simultáneas de movimiento.

Tubo de corriente o superficie de corriente

Es el espacio limitado por las líneas de corriente que pasan por el contorno de una superficie situada en el seno de un líquido.

Vena líquida

Volumen de líquido delimitado por el tubo de corriente. La superficie de contorno limitante puede ser una pared sólida (tubería), el propio líquido o la atmósfera.

Régimen laminar y turbulento

El régimen estacionario es laminar cuando las capas del fluido se deslizan, como si se tratase de verdaderas láminas fluidas. El régimen es turbulento cuando en la corriente hay formación de torbellinos o remolinos.

Las diversas velocidades con las que circula un fluido por un tubo de corriente son inversamente proporcionales a las secciones de este.

El producto de la velocidad del fluido por el área de la sección recta del tubo de corriente es constante.

V 1·S 1= V 2·S 2; V 1/V 2= S 2/S 1igualdades que demuestran la ley de continuidad.

El volumen de líquido que entra es igual al volumen de líquido que sale en la unidad de tiempo (ver figura 1.8).

El caudal se mantiene constante.

Caudal = velocidad x sección.

Q= V·S= cte. (1.3.1)

Esto significa que al disminuir la sección del tubo la velocidad del líquido aumenta.

Q= (cm/s) cm 2= cm 3/s

Caudal es el volumen de líquido que circula por unidad de tiempo. También se utilizan los m 3/hora o los litros/segundo.

En una tubería por la que pasa un fluido con régimen laminar, la superficie de contacto del fluido con el conducto es un tubo, cumpliéndose en la conducción por lo tanto la «ley de continuidad».

Supongamos un fluido en movimiento y consideramos una porción de él, limitada por líneas de corriente ( figura 1.8). En un punto A 1, en el que la sección normal a la línea de corriente que pasa por A 1es S 1, el líquido tiene una velocidad de V 1y está sometido a una presión P 1.

Altura geométrica

h 1es la altura en metros del punto considerado en el agua sobre un plano horizontal arbitrario X.

Altura piezométrica

h’ es la altura del fluido que sería necesaria para producir la presión hidrostática P 1. Por el teorema fundamental de la hidrostática P 1y h’ 1vienen ligados por la ecuación:

P 1= h’ 1· ρ·g

de donde h’ 1= P 1/ρ·g. siendo ρla masa específica o densidad absoluta del fluido.

Altura cinética

h” 1es la altura que ha de recorrer un cuerpo que se deja caer en el vacío con velocidad inicial nula para que alcance la velocidad V 1Por consiguiente:

Se denomina altura cinética a la expresión:

Siendo V 1la velocidad (m/s) del agua y g la aceleración de la gravedad.