Caracterización de la rugosidad absoluta del material y del Coeficiente De Hazen-Williams

Abstract

[ES] El estudio hidráulico de las conducciones de agua tanto en los trabajos de proyecto, dimensionamiento y análisis de presiones, como en los trabajos de peritaciones o análisis de las patologías o funcionamiento de instalaciones existentes que no proporcionan las condiciones mínimas de funcionamiento establecidas por normativa, requiere del conocimiento de la rugosidad absoluta del material utilizado. En este trabajo se muestra el protocolo experimental de obtención de la rugosidad absoluta del material. Se realizan los ensayos de dos tuberías de idéntico material (polipropileno) y características geométricas, obteniendo el valor de la rugosidad absoluta mediante las ecuaciones de la mecánica de fluidos aplicable para cualquier tipo de fluido viscoso incompresible, así como la obtención del valor del coeficiente de fricción de Hazen-Williams aplicable exclusivamente para el agua a presión, en ambos casos en régimen turbulento uniforme y permanente. Los resultados de los ensayos se validan por tres métodos, mediante la aplicación de las ecuaciones de la mecánica de fluidos, por la ecuación de Hazen-William y mediante el estudio por dinámica computacional (CFD) que permite conocer y cuantificar la distribución de las presiones y velocidades del agua en el interior de las tuberías, mediante la utilización el software específico.

[EN] The hydraulic study of water pipes both in project work, sizing and pressure analysis, as well as in the work of surveys or analysis of the pathologies or operation of existing facilities that do not provide the minimum operating conditions established by regulations, requires of knowledge of the absolute roughness of the material used. This paper shows the experimental protocol for obtaining the absolute roughness of the material. The tests of two pipes of identical material (polypropylene) and geometric characteristics are performed, obtaining the value of the absolute roughness by means of the equations of the applicable fluid mechanics for any type of incompressible viscous fluid, as well as obtaining the value of the coefficient of Hazen-Williams friction applicable exclusively for pressurized water, in both cases in uniform and permanent turbulent regime. The results of the tests are validated by three methods, by applying the equations of fluid mechanics, by the Hazen-William equation and by studying by computational dynamics (CFD) that allows to know and quantify the distribution of pressures and water velocities inside the pipes, through the use of specific software.