284
A
vances
en
la
hidráulica
de
redes
de
distribución
de
agua
potable
Esta formulación de los efectos de flujo no permanente es, de hecho, la base de los métodos
numéricos y gráficos manuales antiguos para el análisis de golpes de ariete utilizados en
los años 1950-1960, incluso antes de la llegada de los ordenadores (Parmakian, 1963; Rich,
1963).
Posteriormente estos métodos fueron desplazados, sobre todo por el método de las
características, y están recuperando popularidad en los últimos años (Wood 2005, Wood
et al
. 2004). Hay maneras de considerar la perdida de carga por fricción en estos métodos,
como se explica en Wood
et al
.
(2004) y en otros textos sobre análisis del golpe de ariete, pero
no se considera en este trabajo como algo irrelevante y de poca importancia.
La pérdida de
carga por fricción depende del cuadrado de la velocidad de flujo en la tubería.
Este artículo
se ocupa principalmente de los efectos de los pulsos de demanda individuales, superpuestos
sobre el flujo en las tuberías. Puesto que la capacidad de las tuberías de la red es mucho más
grande en comparación con la intensidad del pulso, el cambio en la velocidad de flujo debido
a un pulso de la demanda es pequeño, y será aún más pequeño el cuadrado, por lo que es
insignificante.
3.5.4 F
lujo
no
permanente
dentro
de
una
casa
Las tomas domiciliarias y tuberías en las casas (tuberías de fontanería) son de tubos de
pequeño diámetro. En México, por ejemplo, las líneas tomas domiciliarias son normalmente
tuberías de 12.7 mm, y las tuberías en en las casas son del mismo diámetro o menores.
La
tubería a la que se conectan las tomas domiciliarias, normalmente es de 3 pulgadas (76.2
mm) o de tubo más grande.
La relación de los diámetros de la tubería principal y la toma
domiciliaria es entonces igual a 6 ó mayor. La tubería en el hogar normalmente es metálica,
y relativamente rígida debido a su pequeño diámetro. Para este tipo de tubos la celeridad es
del orden de 1,000 m/s o superior.
La distancia entre la tubería principal y los dispositivos
que utilizan agua dentro de la casa, incluyendo la longitud de la toma domiciliaria y la
tubería en el hogar, por lo general es del orden de 5 a 10 metros.
De acuerdo con la teoría de columna elástica, la apertura de un dispositivo de uso del agua
dentro de la casa genera un flujo en movimiento y un cambio de presión en la tubería en el
hogar. Debido a la pequeña longitud de la tubería, y la alta celeridad de la onda de presión,
el cambio de flujo llega en un tiempo muy corto (del orden de entre 0.005 y 0.01 segundos) a
la conexión con la tubería principal. La conexión de la tubería es, de hecho, un cruce de red,
del tipo representado en la Figura 3.5.3, donde se reúnen 3 tubos (la toma domiciliaria, y los
lados izquierdo y derecho de la tubería principal). Puesto que el área de la sección transversal
de un tubo es proporcional al cuadrado de su diámetro, para la relación antes mencionada
de 6 para los diámetros de los tubos (tubería principal contra toma domiciliaria), las ecua-
ciones (3.5.1) y (3.5.2) dan un coeficiente de transmisión
.
T
73
2 0 027
.
=
, y un coeficiente
de reflexión
R
≈
0,973.
Eso significa que sólo una pequeña parte (menos del 3%) del cambio
de presión entra a la tubería principal.
S
in embargo, casi la totalidad del cambio del gasto
se transmitirá a la corriente en la tubería principal (precisamente una
73
72
parte, calculada
multiplicando el coeficiente de transmisión
T
del área de la sección transversal de la tubería
principal, como se explicó antes).
De esta manera, el cambio de presión tras la apertura o
el cierre de un único dispositivo de uso del agua dentro de una casa puede ser importante
sólo en las tuberías en el hogar y en las tomas domiciliarias. Al llegar a la conexión de la
toma domiciliaria con la tubería principal de agua, sin embargo sólo una pequeña parte del
cambio de presión entra en la tubería principal, ya que su área de la sección transversal es
normalmente mucho mayor en comparación con la de la toma domiciliaria. Debido a esto,
