Conductos Sencillos y Tuberias en Serie

“CONDUCTOS SENCILLOS Y TUBERIAS EN SERIE” Diego Alberto Valdés Revilla Esteban Daniel Olmos Romo José Fernando Meza López

SISTEMAS DE TUBERIAS… 

El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma.

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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.

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Un ejemplo de su uso es 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, etc.

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En cualquier sistema de tuberías se deben tener en cuenta tres factores importantes:

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Cálculo de pérdidas.

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Comprobación de diseño.

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Diseño de la tubería.

Conductos Sencillos 

Es el mas sencillo de los sistemas. Consiste de un conducto único alimentado en el extremo aguas arriba por un recipiente o una bomba y con descarga libre o a otro recipiente. El conducto puede tener cambios geométricos u obstrucciones que producen perdidas locales de energía además de la propia de fricción. En la figura posterior se muestra el comportamiento de las líneas de energía y gradiente hidráulico para el tubo que conecta dos recipientes, ambas líneas interpretan el significado físico de los términos en la ecuación de la energía

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Para el análisis del conducto sencillo se utiliza la ecuación de continuidad y la de energía: la primera establece la invariabilidad del gasto en cualquier sección i del conducto; a saber:

FORMULA DE CONTINUIDAD PARA SISTEMAS SENCILLOS 

La segunda establece la constancia de la energía entre dos secciones transversales 1 y 2 del conducto, para lo cual se acepta, usualmente, que el coeficiente α en dichas secciones valga uno. Esto es:

ECUACIÓN DE LA ENERGÍA PARA SISTEMAS SENCILLOS (BERNOULLI)

Conducto en Serie (Compuesto)

Se habla de tuberías en serie cuando se quiere llevar el fluido de un punto a  otro punto por un solo camino. En este caso se cumplen las  siguientes leyes:  Los caudales son los mismos para cada uno de los tramos de tubería:  

FORMULA DE ENERGÍA PARA TUBERÍAS EN SERIE

SISTEMA DE TUBERÍA EN SERIE

se pueden resolver diversos tipos de problemas, los más comunes son el cálculo del caudal en un sistema de tuberías dado, el cálculo del tamaño requerido de tubería para manejar un caudal dado y el cálculo de la potencia necesaria de una bomba o altura piezométrica requerida para manejar un caudal dado en una tubería dada. Estos tres tipos de problemas se representan en la tabla siguiente: 

Tablas Rugosidad absoluta () en tubos comerciales Tipo de tubo

Descripción del material

e (mm)

Tubos lisos

De vidrio, cobre, latón, madera (bien cepillada) y acero nuevo soldado.

0.015

Tubos de latón

0.025

Hierro fundido nuevo

0.25

Hierro fundido oxidado

Hierro fundido nuevo, con bridas o juntas de macho y campana

Hierro fundido para agua potable, con bastantes incrustaciones y diámetro de 50 a 125mm

1 a 1.5

0.15 a 0.3

1a4

Acero laminado, nuevo

0.04 a 0.1

Nuevo

0.05 a 0.1

Limpiado despues de mucho uso

0.15 a 0.2

Tubos de acero soldado de calidad normal

Moderadamente oxidado, con pocas incrustaciones

Con costura longitudinal y una línea transversal de remaches en cada junta, o bien

Acero soldado, con una hilera transversal sencilla de pernos en cada junta, laqueado interior, sin oxidaciones, con circulación de agua turbia.

0.4

0.3 a 0.4

1

Tubos remachados, con filas longitudinales y transversales Espesor de lámina