Análisis de un sistema en paralelo


El sistema ilustrado representa el flujo confinado a lo largo de una conducción entre dos tanques, de manera que el desnivel entre las superficies libres es H.

La conducción misma se compone de un tramo sencillo, seguido de dos tubos en paralelo y un tramo final simple.

Se considera conocida toda la información geométrica y topográfica y se requiere determinar el caudal que circula por el sistema.

Los accesorios utilizados para el adecuado funcionamiento de la conducción son: una entrada desde el tanque superior, una válvula de regulación en la proximidad de la salida del tanque, un codo de radio corto después de esta válvula, una tee para iniciar el flujo en paralelo, un codo de radio corto en cada tramo paralelo, una tee para terminar el flujo en paarlelo, un codo de radio corto en el último tramo, una válvula de regulación parcialmente abierta y una salida al tanque inferior.

Realice las siguientes actividades:

  1. Identifique las cotas de energía en los extremos de las líneas de corriente que forman el flujo en del sistema.

  2. Identifique las secciones donde están los accesorios de la conducción.

  3. Trace la línea de energía si el flujo fuera ideal.

  4. Trace unas líneas auxiliares verticales desde la intersección de la línea de corriente estudiada con la sección de cada accesorio, hasta la línea de energía de flujo ideal.

  5. Identifique las componentes de la energía específica para los puntos extremos de la línea de corriente estudiada.

  6. Establezca las cotas inicial y final de la línea de energía para el flujo real a lo largo de la línea de corriente estudiada.

  7. Trace la línea de energía real entre los puntos extremos de esa línea de corriente para la porción de flujo que ocurre por los tubos 1-2-4

  8. Trace la línea de energía real entre los puntos extremos de esa línea de corriente para la porción de flujo que ocurre por los tubos 1-3-4

  9. Escriba la ecuación de la energía entre los extermos del flujo 1-2-4

  10. Escriba la ecuación de la energía entre los extermos del flujo 1-2-4

  11. Escriba la ecuación de continuidad en un nudo (donde se ramifica o reune el flujo)

  12. Escriba la expresión de continuidad en cada tramo.

  13. Escriba la expresión para el número de Reynolds en cada tramo.

  14. Escriba la expresión para el factor de fricción en la conducción en cada tramo si el flujo fuera turbulento.

  15. Identifique el número de incógnitas del problema.

  16. Seleccione las ecuaciones que relacionan las incógnitas del problema.

  17. Verifique que tiene igual número de ecuaciones que de incógnitas.

  18. Proponga un procedimento para resolver el sistema de ecuaciones.

  19. Verifique que el estado de flujo asumido es el encontrado.


Analice esta situación para los siguientes datos

Información general

Variable Valor Unidad
Desnivel H 45 m
Peso específico del fluido g 9,8 kN/m3
Viscosidad cinemática n 10-6 m2/s
Coeficiente de pérdida local por entrada KE

0,5

Coeficiente de pérdida local por válvula de regulación KV

12,0

Coeficiente de pérdida local por codo radio corto KCRC

0,8

Coeficiente de pérdida local por ramificación 0° KR0°

0,9

Coeficiente de pérdida local por ramificación 90° KR90°L

1,6

Información de los tramos

Variable Valor Unidad
Tubo i 1 2 3 4
Longitud L 180 120 90 250 m
Diámetro D

150

75

100

200

mm
Rugosidad e 0,100 0,090 0,100 0,015 mm
Coeficiente de pérdida local SKL

___

___

___

___

Número de Reynolds Re

___

___

___

___

Factor de fricción f

___

___

___

___

Pérdida local hL

___

___

___

___

m
Pérdida por fricción hf

___

___

___

___

m
Pérdida total hT

___

___

___

___

m
Caudal Q

___

___

___

___

l/s