Redes hidraulicas

UNIVERSIDAD DEL BÍO-BÍO
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

Hidráulica I

Tarea N° 2

Circuito Cerrado de Redes

Autor:
Andrés Ríos Alarcón
Pablo Matus Melani
Revisor:
Verónica Lazcano Castro.
Concepción 07 de Julio, 2014

Hidráulica I

Tarea N° 2

Introducción
Un sistema cerrado de redes, es un conjunto de elementos (tuberías,
bombas,válvulas, tanques, entre otros) unidos entre sí para transportar
determinadas cantidades de fluido desde uno o más orígenes hasta uno o más
destinos, en donde las presiones nodales deben, en general, cumplir con un valor
mínimo establecido, para así evitar que se produzca cavitación y, la sumatoria de
los gastos o, también llamados caudales, debe ser igual a cero.
En la práctica, la mayoría de lossistemas de tuberías están constituidos por
muchas tuberías conectadas de forma compleja con muchos puntos con caudales
entrantes y salientes. Tal sistema de tuberías se conoce como red de tuberías y
realmente es un complejo conjunto de tuberías en paralelo. El análisis numérico de
las redes de tuberías es extremadamente complejo, pero pueden obtenerse
soluciones al utilizar el método deHardy Cross, llamado así en honor de la persona
que desarrolló el método.
El presente informe resuelve un sistema de redes cerrado, que consta de
cuatro mallas, direcciones preestablecidas y caudales dados. Para ello se necesita
calcular los caudales reales mediante el método de Hardy-Cross. Y así determinar
las presiones en cada nodo.

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Objetivo general:


Resolver el sistema de red cerrada.

Objetivos específicos:



Determinar la distribución de caudales reales en el sistema cerrado.
Determinar la altura de presión en cada nodo.

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Planteamiento del Problema
Un hotel construirá un parquede juegos de agua. Para realizar tal proyecto ello se
dispone de la topografía del lugar y la disposición física de las salidas de agua para
cada juego, como se muestra en el siguiente esquema:

Figura 1: Esquema de la red cerrada.

Despreciando las pérdidas menores por singularidad en las tuberías, determinar los
flujos en ellas y las cargas de presión en los nodos (ver figura 1).

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

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Datos:
Las tuberías que se utilizarán son de PVC (e =




0,0015 mm) de diámetros especificados en la tabla:

𝜀 = 0,0015 [𝑚𝑚]
𝑃 = 10 [𝑚. 𝑐. 𝑎. ]

La red es alimentada por un estanque elevado cuyo nivel de agua se encuentra a 15
m por sobre el nivel de terreno.
Se pide encontrar los caudalesque circulan por todas las tuberías y las presiones
en cada nodo que conecta con un juego. Si se sabe que la presión de agua para
un normal funcionamiento de los juegos es de 10 (m.c.a), comente el diseño de la
red y, de ser necesario, proponga mejoras.

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Metodología al Problema
Método utilizado:Hardy-Cross.
A continuación se describen el método en los pasos siguientes:


Cálculo de caudales:

1. Establecer sistema de referencia.
Direcciones del flujo.
Identificar Circuitos:
- Malla 1: DFC ; Malla 2: DCA; Malla 3: DAE ; Malla 4: CBA
(Sistema de referencia: horario.)

Figura 1.1: Sistema de referencia

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2. Suposición de caudales.
En la figura 1.1 se representaron los caudales por sobre cada tramo del circuito
de redes, los caudales iniciales establecidos en el problema, corresponden a:
𝑄𝐴𝐵 = 63 [𝑙⁄𝑠]; 𝑄𝐵𝐶 = 23 [𝑙⁄𝑠]; 𝑄𝐶𝐷 = 10 [𝑙⁄𝑠]; 𝑄𝐷𝐹 = 23 [𝑙⁄𝑠]; 𝑄𝐶𝐹 10 [𝑙⁄𝑠];
𝑄𝐴𝐷 = 63 [𝑙⁄𝑠]; 𝑄𝐴𝐸 = 63 [𝑙⁄𝑠]; 𝑄𝐸𝐷 22 [𝑙⁄𝑠]; 𝑄𝐴𝐶 63 [𝑙⁄𝑠]
3. En base a la geometrías de las tuberías y sus...