Diseño de Tuberias

 

RESPONSABLE “AÑO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE

 

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUÍS GONZAGA” DE ICA

FACUL ACULT TAD DE INGENI INGENIERIA ERIA Y ELECTRI ELECTRICA CA TRABAJO DE INVESTIGA INVESTIGACION CION CAUDAL Y SUS MEDICIONES INTEGRANTES :

CANALES GOYZUETA FRANCIS  AN  A NCHAYHUA CONDEÑA JULIO GARCIA MONTES PETER ICA - PER PERU U 2014

 

CONCEPTOS BASICOS

CAUDAL: Es el volúmen de líquido desplazado por la bomba en una unidad de tiempo. •

Se expresa generalmente en litros por segundo

•

(l/s), metros cúbicos por hora (m³/h), galones por minuto (gpm), etc.

 

MEDIDOR DE CAUDAL DE CAUDAL Es un dispositivo que, instalado en una tubería, permite conocer el flujo volumétrico o caudal que está circulando por la misma, parámetro éste de much mu chís ísim ima a im impo porrtan anci cia a en aq aque uell llos os proc oces esos os que in inv vol olu ucr cran an el tr tran ansp spor ortte de un fluido. La mayoría de los medidores de caudal se basan en un cambio del área de flujo, lo que provoca un cambio de presión que puede relacionarse con el caudal a través de la ecu cua aci ció ón de Bernoulli.

 Z  

 P    . g  n



v

2

2 g  n



 H 

 

El Tubo de Pitot mide las presiones dinámicas y con ésta se puede encont ntrrar la velocidad del flui uido do,, ha hay y que anotar que con este equipo se  puede verificar la variación de la velocidad del fluido con respecto al radio de la tubería (perfil de veloc ociida dad d dell fl de flui uido do de dent ntrro de la tub ubeerí ría) a)..

 

FLUJO LAMINAR  El régimen laminar se caracteriza por un movimiento ordenado de las partículas de flu fl uid ido o, exi xissti tien endo do un una as

líneas de corriente y trayectorias bien definidas.

Mrsc. Ing. Luis Miranda Gutierrez

 

FLUJO TUR ULENTO

En el ré régi gime men n tu turb rbul ulen entto la lass pa part rtíc ícul ulas as prese sen ntan un mo movi vimi mien entto   caótico sin que existan unas líneas de corriente ni trayec tra yectori torias as def definid inidas. as.

 

FLUJO PRINCIPAL REMOLINOS FLUJO TURBULENTO La transición del flujo laminar al turbulento y la complejidad del flujo turbulento cuando el humo de un cig ci garr arrill illo o as asci cien ende de en ai aire re mu muy y tra tranq nqui uilo lo.. Al pr prin inci cipi pio o, sube con un movimiento laminar a lo largo de líneas de corriente, pero al cabo de cierta distancia se hace inestable y se forma un sistema de remolinos entrelazados.

 

HAY Y QUE TENER TENER EN CUENT CUENTA A QUE LA TURBULENCIA NO HA

ES UNA PROPIEDAD DEL FLUIDO, SINO DEL FLUJO: Irregularidad Tridimensionalidad Difusividad Disipación Altos números de Reynolds

 

FLUJO DE TRANSICION Las transiciones entre los patrones de flujo no ocurren de manera muy clara. Ellas ocurren en un rango determinado por la geometría, pro ropi pieedades y parámetros del sist steema.

Farecudeentep mreen estolsasflujcoasrd caíd sitóenen y acetetrraísntsiiccaisón, dlae transferencia de calor cambian, lo cual puede ser  un factor de importancia para considerar al momento de diseñar un sistema

 

Flujo de fluidos en tuberías Flujo de fluidos

Tipos de flujo

Flujo externo

Pérdidas de carga

Flujo interno

Flujo en tuberías Situaciones de cálculo

 por fricción

¿caída de  presión?

•Coeficiente

tuberías

laminar

Reynolds

de fricción • No. de Reynolds •Rugosidad relativa •Ec. Darcy

mínimo?

turbulento en accesorios

< 2100>

¿diámetro

¿Caudal?

 

Datos necesarios para el calculo de una conducción •

Longitud Total

•

Desnivel

•

Presión deseada en el extremo final

•

Caudal a conducir Material de la tubería

•

Topografía

•

 

Presión ón Estática y Piezometrica Presi •

PE: No Existe Circulación

•

PP o PD: P D: Existe Circulación

Linea de carga estática A

 j Hg

C

Hp

Circulación por gravedad

B

 

Donde: •

Hg= Altura Geométrica = Diferencia de cotas entre A y B J=Perdida de Carga ( J= 0 Hasta J=Hg)

•

A=Suministro de Agua

•

B=Válvula de regulación de salida

•

C=Tubería

•

Hp= Altura Piezometrica

•

 

Circulación ulación impulsada Circ  j

B Linea de carga estática

Hman A=Equipo de bombeo

Hi

B=Deposito Hi=Altura de impulsión =Hg J= Perdida de carga

A

Hman=Altura Manométrica

 

Circulación por gravedad e impulsión

Hman

Linea de carga estática

A

Hs

 j

Hg Hp

A= Equipo de bombeo

Hman= Altura manométrica

Hg=Altura geométrica

Hs= Altura Hidráulica de servicio o  presion de servicio.

 

Diseño de la clase del tubo •

•

•

•

Las tuberías ha utilizar utilizarse se en las conducciones deberán estar dimensionadas en función del caudal a transportar y de la presión que deberán soportar. El caudal establecerá el diámetro necesario Q= AxV donde V= Q /A Las velocidades permisibles en conducciones cerradas Vmax=2 m/s.

  z   e   r   r   e    i    t   u    G   a    d   n   a   r    i    M   s    i   u    L  .   g   n    I  .   c   s   r    M

 

Método de trabajo •

Las presiones que actúan en los distintos puntos de la conducción podrán hallarse fácilmente fácilmente con ayuda del plano de perfil, perf il, trazando trazando paralelas a la línea piezometrica o la línea de la carga estática, estática, a unas distancias equivalentes a las alturas que corresponden a la presión de trabajo de la tubería y que por po r intersección de esta determinara las distintas distintas zonas de presión y en consecuencia , las clases y espesores de cada tubería según el tramo.

 

Pérdidas de carga

Cuando un fluido fluye por una tubería, u otro dispositivo, tienen lugar  pérdidas de energía debido a factores factores tales como: a la viscosidad, la fricción interna en el fluido debido 2 2  p  p V  V  la presencia de accesorios. 1    2 1 2  2  g  ( Z 1  Z 2 ) 









•La

fricción en el fluido en movimiento es un componente importante de la  pérdida de energía energía en un conducto. Es proporcional a la energía energía cinética cinética del flujo y a la relación longitud/diámetro del conducto. •En la mayor parte de los sistemas de flujo, la pérdida de energía primaria se debe a la fricción fr icción de conducto. Los demás tipos de pérdidas son por lo general comparativamente pequeñas, por ello estas pérdidas suelen ser consideradas como “ pérdidas menores”. Estas ocurren cuando hay dispositivos que interfieren el flujo: valvulas, reductores, codos, etc.

 

Ecuación de energía h Pérdidas de carga T

2

Turbina

 p2



V 22



2

  

hP

 gZ 2  p



  

 p2



  

   gZ 2

1

V 

2



V 2

Bomba

  

2



2



 p



2

V 

 

2

  gZ 2   ghT   gh p



1

 gZ 1   gh  

 B



 p2  

 p1   

Ecuación de energía: V 1



 

2

2

Flujo

 p1

 gZ 1  gh B

hb

2



2

2 1



2



2



 gZ 1

La energía perdida es la suma de:

2

V 2

2

V 1

   gZ 2





 gh T 



gh  P 

hp = hf + ha

Mrsc. Ing. Luis Miranda Gutierrez  

Pérdidas de carga por fricción

V.C.

1

V1, u1 , p1  D ,z 1

2

V2, u2 , p2

 D ,z 2

dQ dm

Si consideramos un flujo permanente e incompresible en una tubería horizontal de diámetro uniforme, la ecuación de energía aplicada al V.C. Puede disponerse en la siguiente forma:

 p1   p2   



2 1 

V 

2

2 2

V 

0 

0

 g ( z 1  z    2 )  (u2  u1 ) 

dQ dm

 

Ecuación de Darcy Las variables influyentes que intervienen en el proceso son:   p caída de presión

V velocidad media de flujo

Estas variablesparámetros pueden seradimensionales: agrupadas en los siguientes

 densidad del fluido

   VD l  e       F  , , 2   V       D  D   p

  viscosidad del fluido

D diámetro interno del conducto

 p2  l    f       VD , e      V   D      D 

L longitud del tramo considerado e rugosidad de la tubería l  V  2  

h  f  

h



  f    D

2

(J//kg) (J

o

  f  



  f  

l  V  2  D

2 g 

(m)

 

Coeficiente de fricción  f = f(Re,)  No. de Reynolds

Rugosidad relativa

  VD VD  R

e

 

e    



 

Flujo laminar 

  f  

 D

Flujo turbulento Ecuación de Colebrook 

64

Moody 

Re

1





  1 2.51      2 log     f     3.7   Re   f       

 

Diagrama de Moody

.034

Re= 30000

 

Pérdidas de carga en accesorios Coeficiente K ha

 



k 

V  

Longitud Equivalente 2

2

 Le   V      ha    f         D   2

Equivalencia entre ambos métodos

    Le   k      f       D  

2

Mrsc. Ing. Luis Miranda Gutierrez  

FOTOGRAFIAS DE LOS DIVERSOS REGIMENES DE FLUJO EN EL TANQUE DE REYNOLDS

En 1883 Osborne REYNOLDS (18421912) realizóque un sirvió experimento  para poner en evidencia las diferencias entre  flujo laminar y flujo turbulento

 

“LA MAYOR CONTRIBUCIÓN DE REYNOLDS” Siendo la velocidad media del flujo: ‘D’ el diámetro ‘ν’ la viscosidad cinemática del fluido

En todos los flujos existe un valor de este parámetro, denominado en su honor núm úmer ero o de Reyno nold ldss para el cual se produce la transición de   flujo laminar a habitualmente flujo turbulento, crítico. denominado  número de Reynolds crítico.

 

  z   e   r   r   e    i    t   u    G   a    d   n   a   r    i    M   s    i    L   u  .   g   n    I  .   c   s   r    M

 

SUCCION DE LA BOMBA

SUCCION NEGATIVA

Hs ( + )

Hs ( - )

SUCCION POSITIVA

 

CONCEPTOS BASICOS

 ALTURA  ALTURA DE LA BOMBA (H): Es la energía neta transmitida al fluido por unidad de peso a su paso por la bomba centrífuga. •

Se representa como la altura de una columna de líquido a elevar. •

Se expresa normalmente en metros del líquido bombeado. •