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Sistema de Tuberías en Paralelo con dos Ramas

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Ana Mantilla

on 6 July 2015

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Sistema de Tuberías en Paralelo con dos Ramas
ESTÁTICA Y DINÁMICA DE FLUIDOS
El estudio del flujo en sistemas de tuberías es una de las aplicaciones más comunes de la mecánica de fluidos, esto ya que en la mayoría de las actividades humanas se ha hecho común el uso de sistemas de tuberías.
El transporte estos fluidos requiere entonces de la elaboración de redes de distribución que pueden ser de varios tipos: tuberías en serie, tuberías en paralelo, tuberías ramificadas o Redes de tuberías.
Introducción
Los sistemas de tuberías en paralelo son aquellos en los que hay más de una trayectoria que el fluido puede recorrer para llegar de un punto de origen a otro de destino, es decir un conjunto de tuberías que nacen en un mismo punto inicial y terminan en un único punto final.
Sistemas de Tuberías en Paralelo.
Un sistema de tuberías en paralelo como su nombre lo indica es una tubería con dos trayectorias, es decir con dos ramas, por lo general la rama inferior se incrementa con el objetivo de evitar que una parte del fluido pase por un elemento seleccionado que puede cambiar las propiedades del fluido o a que su vez permite que el sistema funcione mientras se realiza un mantenimiento al equipo
Sistemas de Tuberías en Paralelo con Dos Ramas.
a) El principio de continuidad donde el flujo volumétrico que ingresa al sistema sea el mismo que sale de este, es decir la suma de los flujos en las dos ramas debe ser igual al flujo volumétrico total en el sistema.

b) El fluido tendera a seguir la trayectoria de menor resistencia; por tanto, el flujo que entra se bifurca entre las dos ramas, con mayor flujo en aquella que tienen menos resistencia.

Relaciones Básicas
El principio de continuidad menciona que el flujo volumétrico que ingresa al sistema sea el mismo que sale de este se tiene la relación "(1).


Las dos ramas tienes la misma energía total, es decir cada unidad de peso del fluido debe tener la misma cantidad de energía. Se enuncia de forma matemática como "(2).



a)Método de solución para sistemas con dos ramas, cuando se conocen el flujo volumétrico total y la descripción de las ramas.
1. Igualar el flujo volumétrico total con la suma de los flujos volumétricos en las dos ramas, como se enuncia en la ecuación "(1). Después, hay que expresar los flujos en las ramas como el producto del área de flujo y la velocidad promedio; es decir:


2. Expresar la perdida de carga en cada rama en términos de la velocidad de flujo en ella y del factor de fricción.
3. Para cada una de las ramas, hay que calcularla rugosidad relativa D/ɛ, estimar el valor del factor de fricción y terminar el cálculo de la perdida de carga en términos de las velocidades desconocidas.
4. Igualar la expresión para las pérdidas de carga en las dos ramas una con otra, como lo plantea "(2).
5. Resolver para una velocidad en términos de la otra, a partir de la ecuación del paso 4.
6. Sustituir el resultado del paso 5 en la ecuación del flujo volumétrico que se desarrolló en el paso 1, y despejar cada una de las velocidades desconocidas.
7. Despejar la segunda velocidad desconocida de la relación que se obtuvo en el paso 5.
8. Si hubiera duda sobre la exactitud del valor del factor de fricción que se empleó en el paso2, hay que calcular el número de Reynolds para cada rama y reevaluar el factor de fricción a partir del diagrama de Moody, o calcular los valores para el factor de fricción por medio de la ecuación dada.
9. Si los valores del factor de fricción cambian en forma significativa, se repiten los pasos 3 a 8, con el empleo de los valores nuevos del valor de fricción.
10. Si se logró precisión satisfactoria, utilizar en cada rama la velocidad que ahora ya se conoce para calcular el flujo volumétrico en ellas. Comprobar la suma de los flujos volumétricos para asegurarse de que es igual al flujo volumétrico total en el sistema.
11. Utilizar la velocidad en cualquier rama para calcular la perdida de carga a través de ella, con el empleo de la relación apropiada del paso3. Esta pérdida de carga también es igual a la de todo el sistema ramificado. Si se desea, puede calcularse la caída de presión a través del sistema, por medio de la relación.

b) Método de solución para sistemas con dos ramas cuando se conoce la caída de presión a través del sistema, y ha de calcularse el flujo volumétrico en cada rama y el flujo total.

1. Calcular la perdida de carga a través del sistema, con el empleo de la caída de presión conocida. "(6).
2. Escribir expresiones para la perdida de carga en cada rama, en términos de la velocidad y el factor de fricción en cada una.
3. Calcular la rugosidad relativa D/ɛ para cada rama; hay que suponer una estimación razonable para el factor de fricción, y completar el cálculo para la perdida de carga en términos de la velocidad en cada rama.
4. Al igualar la magnitud de la perdida de carga en cada rama con la perdida de carga total, según se encontró en el paso1, despejar para la velocidad en la rama por medio de la expresión que se halló en el paso3.
5. Si hubiera alguna duda sobre la exactitud del valor del factor de fricción utilizado en el paso3, se calcula el número de Reynolds para cada rama y se vuelve a determinar el factor de fricción con el diagrama de Moody, o se calcula por medio de la ecuación dada.
6. Si los valores del factor de fricción cambian de manera significativa, se repite los pasos 3 y 4, con el empleo de los valores nuevos de aquel.
7. Una vez lograda la precisión satisfactoria, se utiliza la velocidad que ahora ya se conocen en cada rama, para calcular el flujo volumétrico en cada una de estas. Después, se calcula la suma de los flujos volumétricos, que es igual al flujo volumétrico total en el sistema.

En el arreglo que se muestra en la figura 2, de la sección 1, fluyen por una tubería de acero de 2 pulgadas, cedula 40,100 gal/min de agua a 60 °F. El intercambiador de calor en la rama a tiene un coeficiente de perdida de K = 7.5, con base en la carga de velocidad en la tubería. Las tres válvulas se encuentran abiertas por completo. La rama b es una línea de desviación que se compone de una tubería de acero de 1 'A pulgada, cedula 40. Los codos son estándar. La longitud de la tubería entre los puntos 1 y 2 en la rama b es de 20 pies. Debido al tamaño del intercambiador de calor, la longitud de la tubería de la rama a es muy corta, y es posible ignorar las pérdidas por fricción. Para este arreglo, determine (a) el flujo volumétrico del agua en cada rama y (b) la caída de presión entre los puntos 1 y 2.
EJEMPLO
¡¡¡¡¡¡¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!!!
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