bombas

Selección del diámetro óptimo de tuberías para fluidos
no newtonianos viscosos
(Segunda Parte)
Flujo por bombeo
Armando A. Díaz García, Teresa L. Hechavarría Gola
Universidad de Oriente

En este trabajo se realiza un estudio de la selección del diámetro de tuberías en sistema de bombeo de
fluidos no newtonianos viscosos, dándose las correlaciones y métodos más utilizados, mostrando suaplicación en dos ejemplos ilustrativos.
Palabras claves: optimización, diámetro óptimo, fluido no newtoniano.
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A study of the optimal pipe diameter selection, when in the system the pumped fluid is non newtonian,
is made in this paper. For this case, the most used correlations are given. The application of this
correlation is showed through two illustrative examples.Key words: optimization, optimum diameter, non newtonian fluid.

Introducción
La selección del diámetro de tuberías para sistemas de flujo en los cuales se manejan fluidos no
newtonianos se realiza por lo general basándose en
velocidades recomendadas seleccionadas de acuerdo con los cálculos prácticos experimentales o
aproximados, basados también en la experiencia
personal de los diseñadoreso de algunas otras
maneras, todas las cuales pueden resultar más o
menos satisfactorias, pero no demostrablemente
óptimas.
En este trabajo se pretende dar a conocer algunos
métodos que permitan seleccionar el diámetro de
tuberías para conducir fluidos no newtonianos viscosos de forma óptima desde el punto de vista
económico.
Selección del diámetro de tuberías en fluidos
viscosos basándoseen velocidades
recomendadas o de diseño
Aunque los trabajos realizados en esta temática
no son tan abundantes como su importancia lo
requiere, existen algunos trabajos que permiten
realizar cálculos de selección de tuberías para fluidos viscosos con aceptable efectividad.

TECNOLOGÍA QUÍMICA Vol. 19, No. 1, 1999

Peters /1/ en su texto Plant Design and Economics
for Chemical Engineeringbrinda una tabla de velocidades recomendadas que se reproducen en la
tabla 1.
Tabla 1
Velocidades económicas para el
dimensionamiento de tuberías de acero
Diámetro
nominal
(in)
1
2
4
8

Velocidades razonables
(m/s)
µ=50 cps
µ=100 cps µ=1 000 cps
0,46 – 0,9
0,30 – 0,60 0,09 – 0,18
0,76 – 1,07 0,46 – 0,76 0,15 – 0,24
1,03 – 1,52 0,76 – 1,06 0,24 – 0,36
2,00 – 2,30 1,22 – 1,520,40 – 0,55

Estos valores tratados mediante técnicas de regresión lineal se ajustan a la siguiente ecuación
empírica :
VR = 0,133

0
D N, 6
µ 0 ,5

(1)

donde:
DN: diámetro nominal, in;
µ : viscosidad, Pa·s;
vR : velocidad recomendada, m/s.

5

ecuación que puede ser utilizada para dimensionar
tuberías de acero estándar, en el caso de fluidos no
newtonianos bastará sustituirµ por
µe =

τw

FG 8 ⋅ v IJ
H DK

(variable)

Se debe aclarar que lo anteriormente expuesto
sólo es válido para líneas de procesos utilizando
bombeo.
Para el caso de flujo por gravedad es necesario
determinar el diámetro requerido según la carga disponible, aunque siempre es aconsejable que la velocidad
recomendada sea un poco menor que la velocidad
calculada por el balance deenergía mecánica.
Cuando las líneas de tuberías son lo suficientemente largas, de manera que el costo anual de las
mismas es semejante al costo anual de bombeo,
entonces los criterios de selección deben basarse en
estimados que tengan en cuenta los resultados económicos. Estos estimados pueden ser realizados
mediante técnicas de optimización.
Peters /1/ desarrolla una ecuación para el cálculo deldiámetro óptimo de fluidos viscosos newtonianos a partir de la relación existente entre los
costos fijos (de compra y de instalación) y los costos
de bombeo, obteniendo mediante el análisis clásico,
que el costo mínimo (dCT/dD = 0, si CT es mínimo
para Dóptimo ) se produce si:
Dop

L H ⋅ Cb1 + J g
=M
MN π ⋅ mb1 + F g X ⋅ K

OP b2 ⋅ Q ⋅ µ g
⋅η P
Q
1
m+4

y

9

F

2

1...