Análisis y diseño de un sistema de tubos dispuestos como red abierta


La ilustración representa el flujo confinado en una red de distribución abierta.  Se conoce la información topográfica y la demanda de cada usuario.  Se requiere diseñar el conjunto de tuberías del sistema de manera que se satisfaga:

20 mca < presión de servicio < 30 mca

Velocidad mínima en la red: 0,45 m/s

Nudo Cota Demanda
  msnm l/s
T 172  
a 150  
b 143  
c 147  
1 145 3.5
2 143 4.5
3 149 6.0
4 143 6.5
Tubo Long. KL
  m  
T-a 230 12
a-b 200 15
a-c 250 18
b-1 190  
b-2 180  
c-3 260  
c-4 120  

Tubería disponible para el diseño

Diámetro

  25 37 50 75 100 150 200 250 300 350 400 mm

Rugosidad

0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 mm

Realice las siguientes actividades:

  1. Empiece por los nudos más alejados de la red la aplicación del principio de continuidad de los caudales.

  2. Clasifique los tubos y asigne a cada uno los valores mínimo y máximo de velocidad recomendada.

  3. Calcule los diámetros máximo y mínimo recomendados.

  4. Asigne a cada tubo el diámetro comercial comprendido entre los valores recomendados o el que sea más próximo a uno de esos dos valores extremos.

  5. Asigne a cada tubo la rugosidad absoluta y el coeficiente de pérdidas locales correspondiente a los accesorios necesarios en la red.

  6. Calcule el número de Reynolds para cada tubo y su correspondiente factor de fricción

  7. Calcule las pérdidas locales, las pérdidas por fricción y las pérdidas totales (hcada-tubo) en cada tramo.

  8. Aplique la ecuación de la energía entre el suministro y cada uno de los i usuarios finales:

  9. Calcule la presión se servicio resultante para cada usuario final (pi/g).

  10. De manera similar calcule la cabeza de presión en cada nudo.

  11. Compare la presión de servicio obtenida en cada nudo y en el medidor de cada usuario con la requerida.

  12. Si requiere aumentar la presión de servicio en algun nudo o a algún usuario deberá aumentar alguno de los diámetros que conduce el agua hasta ese punto de la red (¿porqué?).

  13. Si requiere disminuír la presión de servicio en algún nudo a a algún usuario deberá disminuir alguno de los diámetros que conduce el agua hasta ese punto de la red (¿porqué?).

  14. Modifique el diámetro más cercano al tanque que cauce el efecto deseado en todos los nudos o usuarios que se abastecen de allí en adelante.

  15. Los tramos finales, los que ya no tienen más ramificaciones, pueden diseñarse combinando dos tubos en serie de manera que se obtenga la presión deseada.


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