INTRODUCCION

En la mayoría de actividades humanas se utilizan los sistemas de tuberías, por ejemplo en los sistemas de refrigeración, en la distribución de agua y de gas en las viviendas, flujo de gasolina, aceite, y refrigerante en automóviles, flujo de aceite en los sistemas hidráulicos de maquinarias, el flujo 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.

El transporte de los fluidos requiere entonces de la elaboración de redes de distribución que pueden ser: tuberías en serie, tuberías en paralelo y redes de tuberías, por lo tanto se analizaran en los siguientes ejercicios.

OBJETIVOS

Analizar el funcionamiento de la redes hidráulicas

Utilizar herramientas computacionales como el EES y Epanet, para desarrollar los ejercicios planteados.

Calcular perdidas en sistemas de tuberías teniendo en cuenta leyes de continuidad y energía.

Identificar sistemas de tuberías en serie, paralelo y redes de tuberías.

EJERCICIOS

1.

SOLUCION

RESULTADOS

2. Una instalación de bombeo para distribuir agua a 20 °C, alimenta a dos depósitos 6 y 7 La línea de bomba dispone de válvula cheque y de un bypass con una válvula de regulación de globo V41. En las líneas 56 y 57 se dispone de las válvulas de regulación de globo V56 y V57.

1. Si la válvula V41 está completamente cerrada, Determine las Constantes de pérdidas en las válvulas de regulación V56 y V57 para que Q56 = Q57 = 45 L/s. En esta condición la bomba trabaja con eficiencia máxima η = 0.78 y absorbe una potencia de 91 kW,2. ¿Cuál es el máximo caudal Q57 posible? .Con que Constante de pérdidas en las válvulas de regulación se produce?3. Si la válvula V57 está completamente cerrada, las válvulas V56 y V41 están completamente abiertas, y la bomba apagada, que caudal circula por la instalación?

SOLUCION DEL PARTE 1

Hallar k_v56 y K_v57

Resultados resaltados en azul

K_v56=214,7K_v57=7,939

SOLUCION PARTE 2

Se toma el caudal igual para toda la tubería y se maximiza.

El caudal máximo Q_57= 0,08686 m3

s

SOLUCION PARTE 3

Bomba apagada y válvula V57 cerrada.

El caudal que circula por la instalación es de 0,2391 m3

s

3. Una industria papelera y el sector residencial construido para las familias de su personal se abastecen de agua desde un depósito 1 de nivel constante, mediante un sistema de trasporte por tubería cuyo esquema se muestra en la figura adjunta. El sistema está diseñado para suministrar 100 L/s a la fábrica (Nodo 3) y 25 L/s al sector residencial (Nodo 4). Con la válvula de compuerta (VC) y una de las válvulas de regulación (VR) operando totalmente abiertas, la presión manométrica a la entrada de la planta industrial es de 30 mca, y a la entrada del sector de viviendas es de 20 mca. Con estas condiciones determinar:

1. La válvula de regulación que opera totalmente abierta.2. La constante de pérdida (Con base en la cabeza de velocidad en tubo) que debe tener la válvula de regulación que trabaja parcialmente abierta.3. La potencia que consume el sistema de bombeo (Eficiencia del 80%).

SOLUCION PROBLEMA 3

RESULTADOS

PROBLEMAS PROPUESTOS

1. Se proyecta incrementar el caudal que transporta el sistema de la figura 1ª. Con este fin se instala un tramo de tubería adicional como lo muestra la figura 1B. determinar:

a). el caudal transportado por el sistema de la figura 1ª.b). el porcentaje de aumento del caudal que se alcanza con el sistema de la figura 1B. La tubería es de acero comercial cedula 40. Válvulas de compuerta totalmente abiertas.

SOLUCION

RESULTADOS

EPANET

PARTE B

RESULTADOS

EPANET

2. Se bombea refrigerante desde un tanque colector hacia otro elevado, en el que se enfría. El refrigerante recircula por gravedad hacia las máquinas en los caudales especificados en la figura. A la temperatura promedio de operación, El líquido tiene una gravedad específica de 0.92 y viscosidad dinámica de 3.6 E‐5 lb‐s/pies2. Determine:

1. La carga de total sobre la bomba, así como la potencia trasmitida al refrigerante por la bomba.

2. la presión en la entrada de la bomba. El filtro tiene un coeficiente de resistencia de 1.85, con base en la carga de velocidad de la línea de succión.

3. Diámetro nominal de la tubería de acero cédula 40 que se requiere para que el fluido regrese a las máquinas.

RESULTADOS

PARTE 2

RESULTADOS

3. Por el sistema de tubería ramificado que se muestra, circula agua a 10 °C. En el punto A la tubería es de 4 pulgadas, cédula 40. El flujo se bifurca en dos tuberías de 2 pulgadas, cédula 40, según se observa, y vuelve a unirse en el punto B. La longitud total de la tubería de la rama inferior del sistema es de 60 m. Los codos son estándar.

Determinar:

1. La diferencia de presión, PA ‐ PB, y el caudal por cada rama, si el caudal total es de 850L/min.

SOLUCION

RESULTADOS