Sistema De Tuberias En Serie

SISTEMA DE TUBERÍAS EN SERIE

1. INTRODUCCIÓN- OBJETIVOS
Pocos problemas de la hidráulica han merecido tanta atención o han sido tan investigados como el de la determinación de las pérdidas de carga por fricción en las tuberías, las dificultades que se presentan en el estudio analítico de la cuestión son tantas, que llevaron a los investigadores a realizar estudios experimentales contubos de sección circular.
En la práctica es muy común combinar tuberías de diferentes diámetros, formando las llamadas tuberías compuestas. Entre estas se encuentran las tuberías en serie y en paralelo.

Las tuberías en serie están formadas por varias tuberías simples, conectadas una a continuación de otra. El líquido circula por una de ellas y a continuación por las demás. En este tipo deconexión las pérdidas son acumulativas.
De acuerdo con la figura, la pérdida de carga de A hasta C es la correspondiente al sistema en serie (Hfs), y será igual A:
Hfs = hf1 +hf2
Donde:
Hfs: pérdida de carga en el sistema en serie.
Hf1: pérdida de carga en la tubería 1 (A-B).
Hf2: pérdida de carga en tubería 2 (B-C).

El gasto que circulapor el sistema en serie es el mismo que el de la tubería 2.
Qs = Q1 =Q2
Donde:
Qs: gasto que entra al sistema en serie.
Q1: gasto de la tubería en 1.
Q2: gasto de la tubería 2.




La realización de esta práctica tiene como objetivos:

Determinar experimentalmente las ecuaciones de pérdida de carga de cada una de las tuberías simples que componen el sistema en serie.
Calcular laecuación de pérdida de carga de la tubería equivalente para el sistema en serie.
Comparación de los valores experimentales calculados con los valores teóricos.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

Una conexión de tuberías en serie, como su nombre lo indica, se refiere a aquella conexión, en la cual su unen varias tuberías simples, una a continuación de la otra. En las tuberías conectadas en serie, el caudala lo largo de todo el sistema se mantiene constante, mientras que la pérdida de carga total es el resultado de sumar las pérdidas de carga en cada una de las tuberías.
Este esquema consta de los siguientes elementos:
Tubería 1, con D1, L1, C1, f1.
Tubería 2, con D2, L2, C2, f2.
Reducción brusca para la unión de ambas tuberías.
Válvula de regulación.
Tanque de aforo volumétrico.
Manómetrodiferencial conectado a la tubería 1(A-B), y tubería 2(B-C).

Pérdidas de Carga.- Se puede determinar sumando la pérdida de carga por fricción en los dos tramos de tubería recta (hf1 yhf2) a la pérdida de carga menor o localizada producida por la reducción brusca (hrb).

La pérdida de carga en serie se puede determinar sumando las pérdidas de carga por fricción en los dos tramos de tuberíarecta (hf1 y hf2) a la pérdida de carga menor o localizada producida por la reducción brusca (hrb).
蜉
En caso de utilizar la fórmula de Weisbach Darcy, queda la siguiente expresión:
蜉 (1)
Donde:
f1 y f2: factor de fricción de Weisbach Darcy para las tuberías 1 y 2.
V22/2g y V22/2g: cargas de velocidad en las tuberías 1 y 2, en metros.
V1 y V2: velocidad mediaen las tuberías, en m/s.
g: aceleración de la gravedad, en m/s2.
L1 y L2: longitud recta de las tuberías 1 y2 en metros.
D1 y D2: diámetro de las tuberías 1 y 2 en metros.
Krb: coeficiente de perdida localizada para la reducción brusca. Depende de la reducción de diámetros de los conductos. En el anexo 1 se muestra tablas con los valores de este coeficiente.
La expresión de hfs en función delgasto queda:
蜉 (2)
Donde:
Q: Gasto por el sistema en serie, en m3/s.

En caso de aplicar la expresión de Williams-Hazen, la pérdida de carga queda de la siguiente forma:
蜉 (3)

Donde:
C1 y C2: coeficientes de rugosidad de Williams-Hazen para las tuberías 1 y 2.
El resto de los parámetros tienen el mismo significado que lo indicado para Weisbach...