Sistemas De Tuberias En Serie

SISTEMAS DE TUBERIAS EN SERIE (CAPITULO 11 LIBRO MECANICA DE FLUIDOS DE ROBERT L. MOTT )  CARLOS

ANDRES GUZMAN   EDWIN ARDILA  ALBERTO YECID CEYS  MIGUEL ANGEL BOLAÑOS  JOSE DAVID LOZANO

La tubería en serie el fluido siempre sigue una sola trayectoria y existen tres clases de tuberías en serie y son. 1. Clase I El sistema esta definido por completo en términos del tamaño de la tubería. 2. Clase II El sistema esta definido por completo en término de sus elevaciones. 3. Clase III Se conoce el arreglo general del sistema, el flujo volumétrico. Ha de calcularse el tamaño de la tubería que se requiere para conducir el flujo volumétrico .

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La mayoría de los sistemas de flujo de tubería involucran grandes pérdidas de energía de fricción y pérdidas menores

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Si el sistema es arreglado de tal forma que el fluido fluye a través de una línea continua sin ramificaciones, éste se conoce con el nombre de Sistema en serie

Línea de descarga Flujo Línea de succión

B

SISTEMAS EN SERIE

1 Flujo

Línea de succión

B Válvula

 p1   



 z 1



v12 2 g 



h A



h L



 p2   



 z 2



v22 2 g 

Utilizando la superficie de cada depósito como punto de referencia tenemos:

 p1   



 z 1



v12 2 g 



h A



h L



 p2   



 z 2



v22 2 g 

Los términos hA y hL indican la energía agregada al fluido y la energía perdida del sistema en cualquier lugar entre los puntos de referencia 1 y 2 hA es la energía agregada por la bomba La energía se pierde debido a diferentes condiciones:

hL = pérdida de energía total por unidad de peso del fluido h1 = pérdida en la entrada h2 = pérdida por fricción en la línea de succión h3 = pérdida de energía en la válvula h4 = pérdida de energía en los dos codos a 90° h5 = pérdida por fricción en la línea de descarga h6 = pérdida a la salida

2

1

Línea de descarga

Flujo

Línea de succión

B Válvula

h1  K v s



2

2 g 



h1 = pérdida en la entrada



h2 = pérdida por fricción en la línea de succión



h2 

 f  S   L  D v s

2



h3 = pérdida de energía en la válvula

h3

 f  dT   Le  D  vd  2



2 g 



2 g 

2

1

Línea de descarga

Flujo

Línea de succión

B Válvula



h4 = pérdida de energía en los dos codos a 90

h4 



2 f  dT 

h5 = pérdida por fricción en la línea de descarga

h5 

°

h6 = pérdida a la salida





2

2 g 

 f  d   L  D vd 2 2 g 

h6  K vd  2 g  2

 Le  D  vd 

En el diseño de un sistema de flujo de tubería, existen seis parámetros básicos involucrados

1. Las pérdidas de energía del sistema o la adicción de energía al sistema 2. La velocidad de flujo de volumen del fluido o la velocidad del fluido 3. El tamaño de la tubería 4. La longitud de la tubería 5. La rugosidad de la pared de la tubería ε 6. Las propiedades del fluido como peso específico, densidad y viscosidad

SISTEMA DE CLASE II •

Es aquel donde se desea conocer el flujo volumétrico de fluido que puede conducirse

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Esta en términos de elevación, tamaño de tubería, válvulas y acoplamientos y la caída de presión permisible

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Se sugieren tres enfoques para diseñar tuberías clase II. Y varían de acuerdo al grado de complejidad y precisión del resultado final.

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Método II-A Solo se consideran perdidas de fricción en la tubería

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Método II-B Se usa el método anterior, agregando perdidas menores «Accesorios».

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Método III C Las perdidas menores son significativas, en comparación a las provocadas por la fricción en la tubería.

Q  Q1  Q2  Q3  ...

 H r    H r 1  H r 2  H r 3  ...  H ra 1.

Conocidos Q, Li, Di, n  , k i, determinar H r .  H r    H r 1  H r 2  H r 3  ...  H ra

Se calcula H r  en cada tramo.

Dada una conducción en serie, determinar el diámetro equivalente D de la misma. 2.

 L  D

5



 Li 5

 Di

El diámetro D que cumple los requisitos exigidos en una instalación no será en general comercial. Podría colocarse un trozo con el comercial D 1 por exceso y el resto con el D 2 por defecto:

3.

Conocidos Li, Di, k i, n  , H r , determinar Q.

Calculado el D equivalente  , obtenemos la velocidad V :

 k / D   2,51 n    V   2  2  g  D  J   log     3,7  D  2  g  D  J   Caudal 

Q  V   S   V       D 2 4

SISTEMA DE CLASE III •

Es aquel donde se desea conocer el tamaño de la tubería que conducirá el flujo volumétrico dado.

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Hay una caída de presión especificada como máxima debido a las perdidas de energía.

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La perdida de energía es inversamente proporcional al diámetro del flujo elevado a la cuarta potencia.

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El tamaño de la tubería es un factor principal en la relación con la energía que se pierde.

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Método III-A Solo se toma en cuenta la perdida de energía debido a la fricción en la tubería

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Método III-B Si se consideran perdidas menores, se utiliza una extensión modesta del método III-A

DISEÑO DE TUBERIAS PARA LA INTEGRIDAD ESTRUCTURAL Deben diseñarse los sistemas de tubería y sus apoyos para que tengan resistencia e integridad estructural, además de cumplir con los requerimientos de flujo, caída de presión y potencia de bombeo. Deben tomarse en cuenta las tensiones creadas, por los motivos siguientes: • Presión interna. • Fuerzas estáticas debido al peso de la tubería y el fluido. • Fuerzas dinámicas creadas por los fluidos en movimiento dentro de la tubería • Cargas externas que generan la actividad sísmica, los cambios de temperatura, procedimientos • de instalación y otras condiciones especificas de la aplicación.

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Método III-A Solo se toma en cuenta la perdida de energía debido a la fricción en la tubería

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Método III-B Si se consideran perdidas menores, se utiliza una extensión modesta del método III-A