red cerrada

Calculo de una red cerrada de tuberías por el método de superficie energética

Para el proceso de diseño de una red de tuberías por medio del método de superficie energética se debe iniciar identificando el nodo mas bajo con el que cuenta la red seguido por definir la presión que se desea entregar (presión de servicio PS) en la totalidad de los nodos, a partir de allí se deben considerar 3casos posibles en cada tubería del sistema:

CASO 1
Datos conocidos

Se conocen las cotas de los nodos que participan en la tubería que se desea calcular.

Proceso de calculo

Una vez conocidas las alturas de los nodos en la tubería en cuestión se procede a calcular la energía disponible Hd como:

Hd = cota N1 – cota N2

Asumimos unas perdidas por fricción Hf razonables teniendo encuenta la energía disponible anteriormente calculada para la tubería.

Se asume un diámetro comercial, el cual lo variamos dependiendo de los caudales requeridos en las tuberías conectadas a los nodos analizados.

Con el diámetro asumido en el paso anterior calculamos el área de la tubería como:

A =

Calculamos la velocidad como:

V =



Calculamos las perdidas menores producidas enla tubería como:

Hm =

Calculamos el caudal Q que pasa por la tubería como:

Q = V*A

Calculamos las perdidas producidas por fricción del Bernoulli como:

Hf * = Hd - Hm

Por medio del calculo iterativo buscamos que las perdidas por fricción calculadas del Bernoulli y las asumidas anteriormente sean iguales así:

Hf = Hf *

Una vez realizado el paso anterior analizamos el caudalque pasa por la tubería y modificamos el diámetro si es necesario.


CASO 2
Datos conocidos

Se conoce la cota de uno de los nodos que participan en la tubería que se desea calcular.

Se puede estimar un caudal posible por medio de la ecuación de continuidad para suplir las demandas en las tuberías conectadas a los nodos en cuestión y los caudales derivados en dichos nodos.

Proceso decalculo

Como conocemos un caudal probable que puede pasar por esta tubería calculamos la velocidad como:

V =

Asumimos un diámetro comercial que nos pueda pasar dicho caudal


Calculamos el área como:

A =

Calculamos el numero de Reynolds que rige el flujo como:

Re =

Se procede a calcular el factor de fricción por Colebrook-White o por swamee-jain para el presente trabajose calculó por swamee-jain de la siguiente manera:

F =

Una vez conocido el coeficiente de perdidas por fricción se procede a calcular las perdidas por fricción en la tubería como:

Hf =

Calculamos las perdidas menores de la tubería como:

Hm =


Estimamos la energía disponible Hd como:

Hd = Hf + Hm

Asignamos la altura o cota del nodo que desconocíamos como:

Cota Nd =Cota N1 + Hd

Verificamos que los resultados sean acordes y que la presión entregada en los nodos esté en el rango exigido.


CASO 3
Datos conocidos

Se conocen las cotas de los nodos que participan en la tubería que se desea calcular.

Se conoce el caudal real que debe pasar por la tubería analizada.
Proceso de cálculo

Como conocemos las cotas de los nodos en la tubería analizadaprocedemos a calcular la energía disponible como:

Hd = cota N1 – cota N2

Calculamos la tubería asumiendo diámetros comerciales y buscamos que con este diámetro nos pase un caudal mayor al caudal de diseño variando los diámetros anteriormente asumidos teniendo en cuenta que las perdidas sean acordes con la energía disponible Hd en la tubería.

Procedemos a llevar la tubería simple a una tuberíaen serie para garantizar que esta se gaste la totalidad de la energía disponible Hd y cumpla con el caudal de diseño.

Proceso para llevar la tubería simple a una tubería en serie:

1. Se asume una longitud para la primera tubería en serie esta longitud se itera buscando que la sumatoria de pérdidas en la totalidad de la tubería sea igual a la energía disponible Hd

2. Se calcula la...