Mecánica de fluidos
Sistemas de tubería
Objetivos de aprendizaje:
... el estudiante será capaz de:
Identificar los sistemas de tubería
Analizar las diferencias entre los sistemas de tuberías.
 Discriminar las diferentes categorías de sistemas en de tubería en
serie y paralelo.
Establecer las relaciones generales de flujo y pérdidas de carga.
 Calcular el flujo, el diámetro del conducto y las pérdidas de carga
que se presenta a lo largo del sistema, aplicando las ecuaciones
pertinentes según sea el caso.
Tuberías en serie
Tuberías en paralelo
Tuberías ramificadas
Tuberías en Red
Salir
Sistemas de línea de tubería en serie
Si un sistema de línea de tubería se
dispone de tal forma que el fluido corra
en una línea continua sin
ramificaciones se le llama sistema
serie.
2
B
Z2
1
Z2
A
P
 gQ
 ( Z 2  Z 1  h f  hm )
NR
h fi  f i
2
Li
8 Q  n
 g (Z 2  Z1 ) 
f
 i D5
2
Q
  i 1
i

P
Li V i
n
2
hf 
Di 2 g
m


j 1
h
i 1
K
j
4
Di




fi
Sistemas de línea de tuberías en paralelo
Si un sistema de línea de
tuberías provoca que el fluido se
ramifique en dos o más líneas, se
dice que es un sistema de
tuberías en paralelo.
Un sistema de tuberías en
paralelo está formado por un
conjunto de tuberías que nacen
en
un
mismo
punto
inicial y terminan en un único
punto final.
Sistemas de línea de tubería ramificado
Se dice que un sistema de tuberías es ramificado cuando el fluido se lleva de un
punto a varios puntos diferentes. En este caso el sistema de tuberías se subdivide
en ramas o tramos, que parten de un nodo hasta el nodo siguiente. Los nodos se
producen en todos los puntos donde la tubería se subdivide en dos o más.
3
2
Z3
Z2
nodo
Z2
1
Redes de tuberías
Muchos sistemas de tuberías están constituidos por muchas tuberías conectadas de forma compleja
con muchos puntos con caudales entrantes y salientes y realmente es un complejo conjunto de
tuberías en paralelo. Se habla de redes de tuberías cuando el fluido se lleva de un punto hacia
diversos puntos a través de varios caminos que forman ramificaciones complicadas formando mallas.
Redes de tuberías
Cuando tres o más ramas se presentan en un
sistema de flujo de tuberia, se le llama red.
El cálculo de sistemas de tuberías de este
tipo es laborioso y se hace por
aproximaciones sucesivas como el método
de Hardy Cross.
fin
Sistemas de línea de tuberías en paralelo
CADPIPE 3D Models
a
• Q1= Q2 = Qa + Qb
2
1
Q2
Q1
b
•
h1-2 = ha = hb
Modelo idealizado
Pb
Vb
Zb
dW
dm
Pa
Va
Za
 
P
Q
B
Zb
S.C.
NR
A
2
VA
2

PA

2
 Z Ag 
VB
2

PB

 ZBg 
dW
dm
 h f g  hm g
Sistemas de línea de tubería ramificado
Modelo idealizado
2
Z2
3
Z3
J
1
Z2
Redes de tuberías
Modelo idealizado
Tramo
A
A
B
Q
Malla
nodo
B
C
Q
D
E
F
G
H
C
Q = Q1 + Q2 + Q3
ΣQi = 0

hi  0
Redes de tuberías
En una red de tuberías se cumple:
 Pérdida de carga, en cada tramo de tubería (comprendido entre dos nodos) se
cumple…
2
2

ℎ =  +




=  +
2


8
= 2
2
2
 
En donde el valor de R , que depende del numero de Reynolds, se puede
calcular por diferentes métodos.
Para tuberías de agua, por ejemplo, puede usar
el método de HazenWilliams, en este caso el coeficiente R no depende del numero de Reynolds
y se puede considerar constante.
En general en la solución de problemas de mallas se suelen despreciar las
pérdidas secundarias en los nodos del mismo, pero se toma en cuenta el
resto de las pérdidas secundarias.
 El caudal que sale de un nodo debe ser igual a la suma de los caudales que
salen de un nodo.
ΣQ = 0
 La suma algebraica de las perdidas de carga en una malla debe ser cero.
Σ hp= 0
Asumir
Qoi
Calcular
 
 kQ Q
n k Q
0
n 1
0
n 1
0
adm
FIN
Corregir Q
Qoi = Qoi + 
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FLUJO FLUIDO EN TUBERIAS