• Author / Uploaded
• Elvis Mattos Ampuero

Citation preview

I.

INTRODUCCIÓN

El método más común para transportar líquidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Generalmente, estas tuberías son de sección circular ya que no solo ofrece mayor resistencia estructural, sino que también, mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma. El estudio de las tuberías es una de las aplicaciones más comunes dentro de la mecánica de fluidos, esto ya que en la mayoría de las actividades del hombre se ha hecho común. Entendiéndose como tuberías en seria a aquellas que están conformadas por un conjunto de tuberías conectadas una a continuación de la otra y que comparten el mismo caudal; sin embargo, pueden presentar o no la misma sección transversal. En este informe, se presenta la base teórica acerca de las Tuberías en Serie, así como el modo de solución y cálculo para resolver diferentes sistemas y aplicaciones mediante ejercicios que permiten mejorar su comprensión y reforzamiento del mismo, esto se puede realizar considerando o no las pérdidas de cargas locales en accesorios utilizando fórmulas empíricas como Darcy Weisbach, Manning, entre otros.

II. OBJETIVOS • OBJETIVOS GENERALES 

Estudiar la base teórica sobre Tuberías en serie.



Resolver correctamente los ejercicios aplicativos planteados.

• OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Analizar la base teórica sobre Tuberías en serie.



Comprender la aplicación de cada una de las fórmulas empíricas para la solución de problemas.



Dar solución a los problemas planteados.

III. JUSTIFICACIÓN Como estudiantes de ingeniería es importante conocer el comportamiento de los fluidos en todos los sistemas en los que puede presentarse, de este modo, entender la actuación de tuberías en serie permite el conocimiento de sistemas más complejos ya sea, en sistema de tuberías en paralelo o tuberías en malla. Sin embargo, es importante tener en cuenta la correcta aplicación de fórmulas empíricas de acuerdo a cada sistema y a los datos que se nos presentan para evitar errores y obtener resultados fiables. IV. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA TUBERÍAS EN SERIE A. SABERES PREVIOS ECUACION DE LA CONTINUIDAD PARA LÍQUIDOS

ECUACION GENERAL DE LA ENERGIA.

PERDIDAS DE ENERGIA DEBIDO A LA FRICCIÓN. 

Ecuación de Darcy:

Se utiliza tanto para flujo laminar como para flujo turbulento.

PERDIDAS POR ACCESORIOS • Definición: Un sistema de tuberías en serie es aquel en el que el fluido sigue una trayectoria de flujo en todo el sistema. Los caudales son los mismos para cada tramo de la tubería.

• Clase de Sistemas de Tuberías en Serie • Clase I: El sistema está completamente definido en términos de tamaño de las tuberías, los tipos de perdidas menores que están presentes y la rapidez de

flujo

volumétrico existente en el sistema. Los objetivos más comunes son:  Calcular la carga total en una bomba  Calcular la elevación necesaria a partir de una fuente de fluido para producir una rapidez de flujo volumétrico o una presión deseada en puntos seleccionados del sistema. • Clase II El sistema se describe completamente en términos de sus elevaciones, tamaños de tuberías, válvulas y accesorios, y caídas de presión permitidas en puntos clave del sistema. Se desea saber:

 La rapidez de flujo volumétrico que podría ser suministrado por un sistema dado. • Clase III Se conoce el diseño general del sistema junto con la rapidez del flujo volumétrico deseado. Se determinará:  El tamaño de tubería requerido para conducir un caudal determinado de un fluido dado. V. EJERCICIOS APLICATIVOS 1. Calcule el tamaño requerido de una tubería nueva y limpia cédula 40 que conducirá 0.50 ft3/s de agua 60°F y limitará la caída de presión a 2.00 PSI en una longitud de 100ft de tubería horizontal. Solución: • Primero se calcula la perdida de energía limitante: Si la diferencia de elevaciones es 0, entonces.



El resultado muestra que la tubería debe ser más grande que D = 0.309ft. El tamaño siguiente de tubería estándar más grande es una tubería de acero de 4in cédula 40 que tiene un diámetro interior de D = 0.3355 ft.

2.

La tubería compuesta (sistema de tuberías en serie) ABCD está

constituida por 6000 m de tubería de 40 cm, 3000 m de 30 cm y 1500 m de 20 cm (C1=100). (a) Calcular el caudal cuando la perdida de carga entre A y D es de 60 m.

Solución: • Cálculo del caudal cuando la pérdida de carga entre A y D es de 60 m en sistema de tuberías en serie:

3. Calcúlese el valor de H requerido para mantener el flujo si la tubería extrae 30m de carga. La tubería 1 tiene 10 cm de diámetro y la tubería 2 tiene 15 cm de diámetro. Úsese la fórmula de Hazen Williams con C=120 para el cálculo de las perdidas. Grafíquese también las rasantes piezométricas y de energía. El caudal es de 35 L/S.

VI. CONCLUSIONES  Se presentó la información adecuada para la mejor comprensión del tema de Tuberías en Serie.  Se resolvió correctamente cada uno de los ejercicios planteados de acuerdo a los datos y las fórmulas empíricas de estudio. VIII. BIBLIOGRAFÍA  GILES V., Ranald. Teoría y problemas de Mecánica de Fluidos e Hidráulica

 MOTT L., Robert & UNTENER A., Mecánica de Fluidos (2006). México. 6ta Edición.  UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA. Termodinámica I (2016). México