Hidráulica - Sistemas De Distribucion
Páginas: 5 (1167 palabras)
Publicado: 10 de noviembre de 2012
1- Sistema de distribución
Los sistemas de distribución (también conocidos como Acueductos) son sistemas mallados o redes cerradas diseñadas de una manera redundante donde el agua puede seguir diversos caminos para abastecer un usuario cualquiera o un área cualquiera del sistema puede ser servida por más de una tubería simultáneamente. Se diseñan de esta manera con el objeto de brindar a losusuarios una mayor confiabilidad del servicio y que la rotura y posterior reparación de un tramo del sistema no implique necesariamente la suspensión del servicio.
Esta configuración genera un sistema indeterminado de ecuaciones, donde generalmente los datos conocidos son los diámetros y rugosidades de las tuberías que conforman el sistema y los valores estimados o proyectados de caudaldemandado por el sistema. El resultado final del proceso matemático iterativo (hasta alcanzar para el conjunto de ecuaciones una convergencia numérica mínima predefinida por el modelador), es la obtención de los caudales que circulan por las tuberías y las diferentes presiones en los nodos del sistema.
La formulación matemática del análisis de sistemas de distribución se basa en esencia en dosprincipios básicos (y muy antiguos) que se deben cumplir independientemente de la configuración y elementos que componen el sistema o Red Hidráulica, estos son:
▪ Ecuación de Conservación de Masa en Nodos
▪ Ecuación de Conservación de Energía aplicadas a un flujo incompresible a través de un sistema a Presión (Principio de Bernoulli)
Ecuación de Bernoulli:
[pic]
2- Diseño yAnálisis hidráulico de sistemas de distribución
En la práctica actual, la representación y análisis hidráulico de los sistemas o redes de distribución se realiza a través de un Modelo Computacional o Modelo Hidráulico que permita la solución matemática de las incógnitas del sistema de ecuaciones. Este modelo no solamente está representado por tuberías sino también por Tanques de Almacenamiento,Embalses (Reservorios), Válvulas de Regulación, Bombas, Medidores, Accesorios, entre otros elementos.
Las variables del modelo para el análisis hidráulico son:
*Los Caudales "q" internos que circulan por las líneas
*Los Caudales "QD" externos demandados por los nodos
*La altura piezométrica "H" y/o Presión "P" en los nodos del sistema
*Las pérdidas de carga "h" en cada línea relativas africción o pérdidas localizadas.
El conjunto de ecuaciones conformado por ecuaciones de carga o altura y de caudal, queda representado por un sistema de expresiones matemáticas no-lineal e indeterminado que necesitan métodos iterativos que permitan determinar las distintas incógnitas del sistema.
Los métodos de análisis de redes de distribución más significativos que abarcan un extensoperiodo de desarrollo son los siguientes:
*Método(s) de Hardy Cross
*Método del Nodo Simultáneo (Conocido también como el método clásico de Newton Raphson)
*Método del Circuito Simultáneo
*Método de la Teoría Lineal
*Método del Gradiente Hidráulico (Conocido también como Método de la Red Simultánea)
3- Pérdidas de carga debido a la fricción
La pérdida de carga en una tubería o canal, es lapérdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o localizadas, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.
A) Pérdida de carga en conducto rectilíneo
Si el flujo es uniforme, es decirque la sección es constante, y por lo tanto la velocidad también es constante, el principio de Bernoulli, entre dos puntos puede escribirse de la siguiente forma:
[pic]
Donde:
[pic] = constante gravitatoria
[pic] = altura geométrica en la dirección de la gravedad en la sección
[pic] = presión a lo largo de la línea de corriente
[pic] = densidad del fluido...
Los sistemas de distribución (también conocidos como Acueductos) son sistemas mallados o redes cerradas diseñadas de una manera redundante donde el agua puede seguir diversos caminos para abastecer un usuario cualquiera o un área cualquiera del sistema puede ser servida por más de una tubería simultáneamente. Se diseñan de esta manera con el objeto de brindar a losusuarios una mayor confiabilidad del servicio y que la rotura y posterior reparación de un tramo del sistema no implique necesariamente la suspensión del servicio.
Esta configuración genera un sistema indeterminado de ecuaciones, donde generalmente los datos conocidos son los diámetros y rugosidades de las tuberías que conforman el sistema y los valores estimados o proyectados de caudaldemandado por el sistema. El resultado final del proceso matemático iterativo (hasta alcanzar para el conjunto de ecuaciones una convergencia numérica mínima predefinida por el modelador), es la obtención de los caudales que circulan por las tuberías y las diferentes presiones en los nodos del sistema.
La formulación matemática del análisis de sistemas de distribución se basa en esencia en dosprincipios básicos (y muy antiguos) que se deben cumplir independientemente de la configuración y elementos que componen el sistema o Red Hidráulica, estos son:
▪ Ecuación de Conservación de Masa en Nodos
▪ Ecuación de Conservación de Energía aplicadas a un flujo incompresible a través de un sistema a Presión (Principio de Bernoulli)
Ecuación de Bernoulli:
[pic]
2- Diseño yAnálisis hidráulico de sistemas de distribución
En la práctica actual, la representación y análisis hidráulico de los sistemas o redes de distribución se realiza a través de un Modelo Computacional o Modelo Hidráulico que permita la solución matemática de las incógnitas del sistema de ecuaciones. Este modelo no solamente está representado por tuberías sino también por Tanques de Almacenamiento,Embalses (Reservorios), Válvulas de Regulación, Bombas, Medidores, Accesorios, entre otros elementos.
Las variables del modelo para el análisis hidráulico son:
*Los Caudales "q" internos que circulan por las líneas
*Los Caudales "QD" externos demandados por los nodos
*La altura piezométrica "H" y/o Presión "P" en los nodos del sistema
*Las pérdidas de carga "h" en cada línea relativas africción o pérdidas localizadas.
El conjunto de ecuaciones conformado por ecuaciones de carga o altura y de caudal, queda representado por un sistema de expresiones matemáticas no-lineal e indeterminado que necesitan métodos iterativos que permitan determinar las distintas incógnitas del sistema.
Los métodos de análisis de redes de distribución más significativos que abarcan un extensoperiodo de desarrollo son los siguientes:
*Método(s) de Hardy Cross
*Método del Nodo Simultáneo (Conocido también como el método clásico de Newton Raphson)
*Método del Circuito Simultáneo
*Método de la Teoría Lineal
*Método del Gradiente Hidráulico (Conocido también como Método de la Red Simultánea)
3- Pérdidas de carga debido a la fricción
La pérdida de carga en una tubería o canal, es lapérdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o localizadas, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.
A) Pérdida de carga en conducto rectilíneo
Si el flujo es uniforme, es decirque la sección es constante, y por lo tanto la velocidad también es constante, el principio de Bernoulli, entre dos puntos puede escribirse de la siguiente forma:
[pic]
Donde:
[pic] = constante gravitatoria
[pic] = altura geométrica en la dirección de la gravedad en la sección
[pic] = presión a lo largo de la línea de corriente
[pic] = densidad del fluido...
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