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SISTEMAS DE REDES DE TUBERIAS.

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Karla Cecilia Roa Baca

on 22 April 2015

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SISTEMAS DE REDES DE TUBERIAS.
El transporte de 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.
• Redes de tuberías

Los sistemas de tuberías están formados por tramos de tuberías y aditamentos que se alimentan aguas arriba por un depósito o una bomba y descargan aguas abajo libremente a la atmósfera o a otro depósito. En cualquier sistema de tuberías se pueden presentar problemas hidráulicos como cálculo de pérdidas, comprobación de diseño y diseño de la tubería.
Introducción
.
Un sistema de tuberías en serie está formado por un conjunto de tuberías conectadas una a continuación de la otra y que comparten el mismo caudal.Los caudales son los mismos para cada uno de los tramos de
tubería:
Q = Q1 = Q2 = K = Qi
Las pérdidas de carga de cada una de las secciones se suman:
hL = hL1 + hL2 +K+ hLi


Tuberías EN SERIE.
Tuberías EN SERIE. Clase I
El objetivo común es calcular la presión, para determinar la carga total de la bomba o encontrar la elevacion de una fuente de fluido.
con el fin de producir flujo volumétrico que se desea o ciertas presiones en los puntos deseados.
Tuberías EN SERIE. Clase II
Sistema descrito en términos de elevaciones, tamaño de tuberías, válvulas y acoplamientos. y la caída de presión permisible es clave en el sistema. lo que se desea encontrar en el
flujo volumétrico.
Tuberías EN SERIE. Clase III
Se conoce el arreglo general del sistema, así como el flujo volumétrico que se
quiere. Ha de calcularse el tamaño de la tubería que se requiere para conducir un
flujo volumétrico dado de cierto fluido.

Este tipo de configuración es común en sistemas de acueductos, en donde se forman ramificaciones complicadas formando mallas. Esta configuración posee la virtud de permitir realizar reparaciones a algún sector del sistemas sin tener que interrumpir el suministro.
El calculo de sistema de tuberías de este tipo es laborioso y se hace por el método de aproximación de Hardy Cross

De naturaleza empírica, limitada a tuberías de diámetro de 2” , ha sido por muchos años empleada para calcular las perdidas de carga con los tramos de tubería en la aplicación de métodos cross.


La ecuación de Hazen Williams
El método de Hardy Cross se fundamenta en dos leyes
Ley de continuidad en los nodos:
Es la suma algebraica de los caudales en un nodo debe ser igual a cero.

=(Qij + qi )= 0


Qij: Caudal que parte del nodo lo que fluyen hacia dicho nodo.
qi: Caudal concentrado en el nodo L.
m: Número de tramos que fluyen al nodo I.

Ley de la conservación de la energía en los circuitos.

La sumas algebraica de las “pérdidas” de energía en los tramos que conforman un anillo cerrado debe ser igual a cero.




hfij=: Pérdida de carga por fricción en el tramo.
n: Número del tramo del circuito i.




Aplicaciones.

la distribución de agua y de gas en las viviendas.
El flujo de refrigerante en neveras y sistemas de refrigeración,
el flujo de aire por ductos de refrigeración.
flujo de gasolina, aceite, y refrigerante en automóviles
flujo de aceite en los sistemas hidráulicos de maquinarias
el flujo de de gas y petróleo en la industria petrolera,
flujo de aire comprimido y otros
fluidos que la mayoría de las industrias requieren para su funcionamiento, ya sean líquidos o gases
Gracias!..

Cuando un fluido se desplaza uniformemente por una tubería recta, larga y de diámetro constante, la configuración del flujo indicada por la distribución de la velocidad sobre el diámetro de la tubería adopta una forma característica. Cualquier obstáculo en la tubería cambia la dirección de la corriente total o parcialmente produciendo una pérdida de presión. Como los accesorios son siempre iguales, independientemente del material que se use, mediante comprobaciones prácticas, se pueden establecer correlaciones que relacionen el diámetro de un accesorio con la pérdida de carga que produce, independientemente del material.
Coeficientes de carga de perdidas de accesorios.

Se utilizan tuberías en paralelo para incrementar la capacidad de flujo en un sistema manteniendo la capacidad de flujo y en otros casos como seguridad en el sistema existente.


Para tuberías en serie se cumple:



Para solución de tuberías en serie se sugiere convertir en sistema de “N” tuberías en una sola tubería equivalente a un diámetro especificado, para esto se calcula una longitud equivalente




para cada tubería aplicando las ecuaciones de flujo, y luego se suman y se aplica una sola vez la ecuación de flujo



Red abierta de tuberias.
Una red es abierta cuando las tuberías que la componen se ramifican sucesivamente sin interceptarse luego, para formar circuitos



Para la aplicación de la ecuación de continuidad se debe tener en cuenta si el fluido entra o sale del punto de referencia. Convencionalmente se considera ( - ) cuando entra y ( + )cuando sale el flujo del nodo. Por ejemplo: para este caso en el punto A la ecuación de continuidad es:

Red cerrada de tuberías.
Es aquella en la cual las tuberías que la componen se cierran formando circuitos. Se requiere un diagrama de la red, que consiste de un mapa a escala del sistema de tuberías, donde se indique los puntos de consumo, denominados nodos de consumo y los puntos de alimentación de fluido denominados nodos fuente, así como la información de cada tubería incluyendo las pérdidas menores y otros equipos que pueden estar presentes en la tubería
La solución de una red implica calcular el caudal de cada tramo de tubería y la presión en cada nodo. La Fig. 1.23 muestra una red de tuberías que consta de dos circuitos 1 y 2 con 7 tramos de tuberías identificados con el numero del (1) al (7) y seis nodos con las letras de (A) a (F), un nodo fuente (A) y de dos nodos de consumo (C,E).
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