7/25/2019 Clculos Hidrulicos de Fuentes Ornamentales

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Clculos hidrulicos de fuentesornamentales: toberas o boquillas, tuberas

y bombas.

Publicado porJuan Eusebio Gonzlez ari!asen "iernes, #$ Junio %#&' en (ise!o de fuentes ornamentales

)ama!o de fuente: *ayor *enor

"isitas: &+#'

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inhare/

Con este artculo trato de solucionar los problemas que se le plantean a los dise!adores, proyectistas e instaladores

de fuentes ornamentalescuando afrontan un nue0o proyecto. Desde que el agua es impulsada por los grupos

de bombeo hasta que sale por las toberas o boquillaspasa por una serie de tuberas y elementos que van

provocando prdidas de carga. El clculo de 1stas es fundamental para afrontar con 12ito el proyecto de una

fuente ornamental.

En este artculo se desarrollan una serie de clculos te3ricos y prcticos mediante una ho4a de clculo,

que ponemos a su libre disposici3n, y de la cual obtenemos los resultados 3ptimos y necesarios para resol0er

los clculos hidrulicos de una fuente de agua.5eer *s

5a altura de chorro de una boquilla depende del tipo de 1sta 6lanza, cascada,71iser, chorro de nie0e,etc1tera8, del

caudal y de la presi3n en su base. En relaci3n a la 0ariaci3n de la presi3n a lo lar7o de una tubera, es conocido que

la misma se reduce al aumentar la ele0aci3n o cota con respecto al punto de salida de un dep3sito o de la descar7a

de una bomba y, tambi1n, por la distancia de recorrido del a7ua y por la presencia de los accesorios: codos, 0l0ulas,

etc1tera.

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El clculo de la presi3n en un punto cualquiera de una tubera se realiza mediante la ecuaci3n de 9ernoulli. Por

e4emplo, si se emplea, fi7ura '.&, el subndice & para el punto de salida de la bomba y el % para el punto en la base

de una boquilla, se puede plantear la relaci3n entre las cotas, las 0elocidades y las p1rdidas de ener7a por efecto de

la lon7itud y de los accesorios de una tubera:

)odos los t1rminos de la ecuaci3n anterior se e2presan, automticamente, en m.c.a. si las cotas estn en metro, las

0elocidades en ms. y las p1rdidas por tramo recto y por accesorios en m.c.a. e se!ala que, si las presiones

estu0iesen en Pascal o en m;ltiplos de Pascal, el 0alor de la altura equi0alente a la presi3n del mismo se puede

obtener multiplicando por la equi0alencia & Pa < &. #% = >?m.c.a para una temperatura del a7ua de %#@C. E4emplos:

ABu1 0alor de altura de a7ua corresponde a una presi3n de & PaD espuesta: & Pa F & ### Pa=&. #% = >?F #.

% m.c.a. ABu1 0alor de altura de a7ua corresponde a una presi3n de & *PaD espuesta: & *Pa F ## ### Pa=&.#% = >?F % m.c.a.

esumiendo, las 0ariables de la ecuacin de Bernoullison:

&. 5as cotas de los puntos del e4e de la tubera entre los que se realizan los clculos. En el

e4emplo de la fi7ura '.&, &y %.

%. 5as 0elocidades medias del flu4o en los puntos de la tubera entre los que se realizan los

clculos. En el e4emplo de la fi7ura '.&, "&y "%. i la tubera mantiene su dimetro, "&F

"%, si no hay ni entrada ni salida de flu4o en el tramo considerado.

'. 5as presiones e2presadas en columna de a7ua 6m. c. a.8 en los puntos de la tubera entre

los que se realizan los clculos. En el e4emplo de la fi7ura '.&, p&y p%. e suele emplear

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presiones relati0as respecto a la presi3n atmosf1rica. Es decir, presiones manom1tricas

e2presadas en m. c. a. E4emplos: Hna presi3n en un punto de & I7 cm%equi0ale,

apro2imadamente, a m. c. a. Hna presi3n de ?## IPa ser, apro2imadamente,

equi0alente a ?##=## Pa=&. #% = >?F ?# =&. #% ?#. + m.c.a. En fuentes ornamentales

resulta necesario calcular las presiones en las bases de las distintas boquillas colocadas

a lo lar7o de una tubera. ello requiere determinar, primero, las cotas &y %., las

0elocidades "&y "%., la presi3n en el un punto inicial 6por e4emplo, la descar7a de una

bomba8 y las p1rdidas de car7a. Esos clculos se pueden or7anizar en una Ko4a de

Clculos.

?. 5as prdidas de carga6ener7a por unidad de peso del fluido8. El flu4o del a7ua a lo

lar7o de una tubera y a tra01s de codos, 0l0ulas, etc1tera produce p1rdidas de ener7a

por las resistencias al mo0imiento. 5as p1rdidas de ener7a por la circulaci3n en los

tramos rectos de las tuberas 6hf8 dependen de la ru7osidad interior 6L8 del material de las

mismas 6P"C, lat3n, acero ino2idable, 7al0anizado, etc1tera8, de la lon7itud 658, del

dimetro interior 6(8 y de la 0elocidad del a7ua 6"8. En el istema -nternacional de

Hnidades se e2presan en metros columna de a7ua 6m.c.a.8. M su 0ez, las p1rdidas de

ener7a en los accesorios o p1rdidas NlocalesO 6hl8 dependen de su tipo: codos, 0l0ulas,

etc1tera. En el istema -nternacional de Hnidades se e2presan, tambi1n, en metros

columna de a7ua 6m.c.a.8.

5as prdidas de cargaen un tramo recto de una tubera se pueden calcular mediante diferentes e2presiones. Entre

ellas, la de Kazen> illiams, Chezy, *annin7 y (arcy> eisbach. En este cuaderno se adopta, por su mayor

7eneralidad, la ecuaci3n de (arcy> eisbach:

(onde:

f: factor de fricci3n de (arcy> eisbach. (epende de la naturaleza y de la temperatura

del lquido y del Q;mero de eynolds. El Q;mero de eynolds es el cociente del

producto de la 0elocidad por el dimetro interior de la tubera y de la 0iscosidad

cinemtica del fluido a la temperatura de circulaci3n.

5: lon7itud del tramo recto de tubera. e suelen sumar todos los se7mentos rectos

comprendidos en el tramo de inter1s.

(: dimetro interior de la tubera.

": 0elocidad del flu4o.

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5as p1rdidas de car7a en cada accesorio de una tubera se puede calcular se7;n la e2presi3n:

(onde:

accesorio: coeficiente que depende del tipo de accesorio: codo #@, codo ?R@, 0l0ula,

etc1tera.

": 0elocidad del flu4o.

Hna forma indirecta de calcular las p1rdidas de car7a de los accesorios es mediante el concepto de lon7itudequi0alente de los mismos. En ese caso, se obtiene, mediante tablas o mediante la e2presi3n: 5 equi0alenteF accesorio=( f,

las lon7itudes de tubera recta que corresponden a cada accesorio. la suma de todas las lon7itudes equi0alentes y

la lon7itud total de los tramos rectos se emplea como la lon7itud de clculo de las p1rdidas de ener7a en una lnea

de tubera.

Clculos de la ecuacin de Bernoulli con ayuda de una computadora u ordenador

El uso de distintas facilidades informticas, hoy ampliamente accesibles, posibilita la realizaci3n de los clculos

hidrulicos de las fuentes ornamentales, de forma ms precisa, rpida y eficiente. Ello permite que el lector se

libere del en7orro y del consumo de tiempo e2cesi0os que presuponen los clculos 7rafo> analticos NtradicionalesO y

que pueda dedicarse a profundizar en los aspectos estticos de su fuente ornamental, en distintas alternati0as

para los sistemas de boquillas, en las diferentes posibilidades de combinaciones de redes de suministro de a7ua a

sus con4untos de boquillas, elecci3n de las bombas, etc1tera.

(e forma 7eneral, se puede optar por realizar los clculos de las fuentes ornamentalesmediante Ko4as de Clculo

y mediante, por e4emplo, el pro7rama EPMQE). En el 9lo7 se mostrarn los clculos con E2cel para la resoluci3n de

los problemas de fuentes ms frecuentes. i Hsted requiriese de clculos para fuentes de mayor comple4idad puede

beneficiarse del empleo del softSare de libre disposici3n EPMQE). 5as e2plicaciones del mismo y las soluciones de

numerosos e4emplos prcticos se brindan en el libro NKidrulica de fuentes ornamentales e instalaciones hidrulicasO

del autor.

Hojas de clculo.

Hna NKo4a de clculoO es, 0al7a la comparaci3n, una NcolmenaO o un Npapel cuadriculadoO di7ital en los que cada

celda o cuadro puede contener te2tos, n;meros, f3rmulas de clculo, fotos, etc1tera. Cada celda se identifica por la

letra de su columna se7uida del n;mero de su fila. En la fi7ura '.% se presenta un esquema representati0o de una

http://www.saferain.com/es/fuentes-ornamentales/boquillas-para-fuentes.htmlhttp://www.saferain.com/es/blog/4-hidraulica-de-fuentes-ornamentales-y-parques-acuaticos.htmlhttp://www.saferain.com/es/fuentes-ornamentales/boquillas-para-fuentes.htmlhttp://www.saferain.com/es/blog/4-hidraulica-de-fuentes-ornamentales-y-parques-acuaticos.html

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Ko4a de Clculo de E2cel. M modo de e4emplo, en la celda C&/ puede

0erse el resultado de la ecuaci3n de la 0elocidad, que en la 0ista normal no son 0isibles dando ;nicamente el 0alor

num1rico de dicha ecuaci3n.

Hna 0enta4a incuestionable del empleo de las Ko4as de Clculo electr3nicas, en sustituci3n de los procedimientos

NmanualesO y con calculadoras, es que, una 0ez NconstruidaO la Ko4a que se necesita, e2iste la posibilidad de realizar,

de forma confiable, m;ltiples 0ariantes en un tiempo reducido. 5as

aplicaciones de Ko4as de clculo permiten que en un mismo fichero puedan elaborarse distintas Ko4as y relacionarlas

entre s. Es decir, disponer de un NlibroO de clculos personalizado. En la fi7ura '. ' se muestra un libro de clculos

de tuberas compuesto de Ko4as de Npresentaci3nO, N-ntro(atosyesultadoO, etc1tera.

E2isten Ko4as de clculo de diferentes firmas e, incluso, de acceso

libre. En este cuaderno se opta por la Ko4a E2cel, un potente y muy ami7able pro7rama de clculo incluido en los

difundidos paquetes de *icrosoft Tffice.

En la fi7ura '. ? se muestra laKo4a de clculo E2cel de libre descar7a,en las que se han pro7ramado las ecuaciones

requeridas para obtener, con confiabilidad y prontitud, los clculos de las p1rdidas de car7a en tuberas.

En las fi7uras '. R a '. $ se e4emplifica el uso del 5ibro EUCE5 con un e4emplo prctico de una fuente sencilla.

http://www.saferain.com/images/blog/hydraulic-calculations-for-architectural-fountains/hydraulic-calculations_Safe-Rain.xlshttp://www.saferain.com/images/blog/hydraulic-calculations-for-architectural-fountains/hydraulic-calculations_Safe-Rain.xlshttp://www.saferain.com/images/blog/hydraulic-calculations-for-architectural-fountains/hydraulic-calculations_Safe-Rain.xlshttp://www.saferain.com/images/blog/hydraulic-calculations-for-architectural-fountains/hydraulic-calculations_Safe-Rain.xls

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(escar7a elEUCE5utilizado en este post.

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