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Sistema de Tubería en Paralelo, Esquemas y mapas conceptuales de Mecánica

Un ejercicio de mecánica de fluidos sobre un sistema de tuberías en paralelo. Se analiza un caso en el que el flujo de agua a 10°c se bifurca en dos tuberías de 2 pulgadas de diámetro y se une nuevamente. Se determinan los caudales volumétricos en cada ramal, las velocidades del flujo, los números de reynolds y los factores de fricción. El ejercicio se resuelve aplicando las ecuaciones de la energía y las relaciones básicas para sistemas de tuberías en paralelo. El documento proporciona los datos del fluido, las características de las tuberías y los pasos de cálculo detallados. Este material podría ser útil para estudiantes de cursos de mecánica de fluidos, ingeniería hidráulica o ingeniería mecánica, ya que aborda conceptos fundamentales de análisis de sistemas de tuberías y aplicación de principios de mecánica de fluidos.

Tipo: Esquemas y mapas conceptuales

2019/2020

Subido el 24/11/2022

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vanessa-vanegas-arias-1 🇨🇴

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bg1
19/10/22
1
Profesor: Alfredo Abuchar Curi
Magíster en Ingeniería Mecánica
Sistema de Tubería en Serie
Mecánica de fluidos
Ejercicio
1
Mecánica de Fluidos: Sistema de Tubería en paralelo
Profesor: Alfredo Abuchar
Mott,Robert.Ejercicio12.3
Relaciones bá sicas:
AB
𝑄!𝑄"
𝑄#
𝑄$
𝑄!= 𝑄"= 𝑄$+ 𝑄#
Ecuación de la energía (Tramo 1):
𝑃!
𝜌𝑔 +𝑉
!
2𝑔 + 𝑍! %!=𝑃"
𝜌𝑔 +𝑉"
2𝑔 + 𝑍"
%!=𝑃!−𝑃"
𝜌𝑔 +𝑉
! 𝑉"
2𝑔 + 𝑍! 𝑍"
Ecuación de la energía (Tramo 2):
𝑃!
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!
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𝜌𝑔 +𝑉"
2𝑔 + 𝑍"
%"=𝑃!−𝑃"
𝜌𝑔 +𝑉
! 𝑉"
2𝑔 + 𝑍! 𝑍"
De donde: %!= %"
2
Profesor: Alfredo Abuchar Curi
Magíster en Ingeniería Mecánica
Sistema de Tubería en Paralelo
Mecánica de fluidos
Conceptos básicos
3
Abuchar,A. Mecánicadefluidos, primera edición (En edición).Mecánica de Fluidos
Sistema de Tubería en Serie
Por el punto Adel sistema de tubería circulan 850 L/min de
agua a10 oC. Elflujo se bifurca por medio de dos tuberías de
2pulgadas de diámetro yse une nuevamente en el punto B.
Las tuberías son de acero comercial Sc 40.Determine el flujo
volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior
tieneuna longitud de 60 m. Los codos son estándar.
Solución:
Fluido:Aguaa10° C:
𝛾 = 9.81×10&𝑁/𝑚&
𝜈 = 1.30×10'(𝑚#/𝑠
𝜀 = 4.6×10')𝑚
Para aceroco mercial:
Tuber ías (ramales):
𝑑 = 52.5𝑚𝑚
𝑓
*= 0.0190
Mott,Robert.Ejercicio12.3
4
Abuchar,A. Mecánicadefluidos, primera edición(E n edición).Mecánica de Fluidos
Sistema de Tubería en Serie
Por el punto Adel sistema de tubería circulan 850 L/min de
agua a10 oC. Elflujo se bifurca por medio de dos tuberías de
2pulgadas de diámetro yse une nuevamente en el punto B.
Las tuberías son de acero comercial Sc 40.Determine el flujo
volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior
tieneuna longitud de 60 m. Los codos son estándar.
Solución:
Fluido:Aguaa10° C:
𝛾 = 9.81×10&𝑁/𝑚&
𝜈 = 1.30×10'(𝑚#/𝑠
Tramo 1 :
%!=𝑓
$
𝐿$
𝑑$
𝑉
$
#
2𝑔
𝑑$=0.0525 𝑚
𝑓
*!= 0.0190
𝑉
$=𝑄$
𝐴$
Tramo 2 :
𝑑#= 0.0525𝑚
𝑓
*"= 0.0190
𝑉
#=𝑄#
𝐴#
%#= %+,#+ 3ℎ%#$%$ +ℎ%/-
%+,#= 𝑓
#
𝐿#
𝑑#
𝑉
#
#
2𝑔
%#$%$ =30𝑓
*"
𝑉
#
#
2𝑔
%(& =150𝑓
*"
𝑉
#
#
2𝑔
%"=1142.86𝑓
#
𝑉
#
#
2𝑔+ 3 30𝑓
*"
𝑉
#
#
2𝑔 +150𝑓
*"
𝑉
#
#
2𝑔
%"=1142.86𝑓
#
𝑉
#
#
2𝑔+240𝑓
*"
𝑉
#
#
2𝑔
𝜀 = 4.6×10')𝑚
Para aceroco mercial:
Tuber ías (ramales):
𝑑 = 52.5𝑚𝑚
𝑓
*= 0.0190
= 𝑓
$
30
0.0525
𝑉
$
#
2𝑔
%!=571.43𝑓
$
𝑉
$
#
2𝑔
= 𝑓
#
60
0.0525
𝑉
#
#
2𝑔
%)*"=1142.86𝑓
#
𝑉
#
#
2𝑔
= [1142.86𝑓
#+240 0.0190 ]𝑉
#
#
2𝑔
%"=[1142.86𝑓
#+4.56]𝑉
#
#
2𝑔
Mott,Robert.Ejercicio12.3
5
Abuchar,A. Mecánicadefluidos, primera edición (En edición).Mecánica de Fluidos
Sistema de Tubería en Serie
Por el punto Adel sistema de tubería circulan 850 L/min de
agua a10 oC. Elflujo se bifurca por medio de dos tuberías de
2pulgadas de diámetro yse une nuevamente en el punto B.
Las tuberías son de acero comercial Sc 40.Determine el flujo
volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior
tieneuna longitud de 60 m. Los codos son estándar.
Solución:
Fluido:Aguaa10° C:
𝛾 = 9.81×10&𝑁/𝑚&
𝜈 = 1.30×10'(𝑚#/𝑠
Tramo 1 :
𝑉
$=𝑄$
𝐴$
Tramo 2 :
𝑉
#=𝑄#
𝐴#
𝜀 = 4.6×10')𝑚
Para aceroco mercial:
Tuber ías (ramales):
𝑑 = 52.5𝑚𝑚
𝑓
*= 0.0190
%!=571.43𝑓
$
𝑉
$
#
2𝑔 %"=[1142.86𝑓
#+4.56]𝑉
#
#
2𝑔
Se sabe que:%!= %"571.43𝑓
$
𝑉
$
#
2𝑔 = [1142.86𝑓
#+4.56]𝑉
#
#
2𝑔
Además:
571.43𝑓
$
𝑄$
#
𝐴$
#= [1142.86𝑓
#+4.56]𝑄#
#
𝐴#
#
𝑄$
#=1142.86𝑓
#+4.56
571.43𝑓
$
𝑄#
#𝑄$=1142.86𝑓
#+4.56
571.43𝑓
$
𝑄#
Se sabe también que:𝑄 = 𝑄$+ 𝑄#
𝑄 = 1142.86𝑓
#+4.56
571.43𝑓
$
𝑄#+𝑄#
𝑄 = 1142.86𝑓
#+4.56
571.43𝑓
$
+1 𝑄#
𝑄#=𝑄
1142.86𝑓
#+4.56
571.43𝑓
$+1
Mott,Robert.Ejercicio12.3
6
pf2

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¡Descarga Sistema de Tubería en Paralelo y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Mecánica solo en Docsity!

Profesor: Alfredo Abuchar Curi

M agíster en Ingeniería M ecánica

Sistema de Tubería en Serie

Mecánica de fluidos

Ejercicio

M ecánica de Fluidos: Sistem a de Tubería en paralelo

Profesor: Alfredo Abuchar

M ott, Robert. Ejercicio 12. 3

Relaciones básicas:

A B

"

$

!

"

$

Ecuación de la energía (Tramo 1):

!

!

!

%!

"

"

"

% !

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Ecuación de la energía (Tramo 2):

!

!

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% "

"

"

"

"

!

"

!

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De donde: ℎ %!

%"

Profesor: Alfredo Abuchar Curi

M agíster en Ingeniería M ecánica

Sistema de Tubería en Paralelo

Mecánica de fluidos

Conceptos básicos

Abuchar, A. M ecánica de fluidos, prim era edición (En edición).

M ecánica de Fluidos

Sistem a de Tubería en Serie

Por el punto A del sistema de tubería circulan 850 L/min de

agua a 10

o C. El flujo se bifurca por medio de dos tuberías de

2 pulgadas de diámetro y se une nuevamente en el punto B.

Las tuberías son de acero comercial Sc 40. Determine el flujo

volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior

tiene una longitud de 60 m. Los codos son estándar.

Solución:

Fluido: Agua a 10 °C:

𝛾 = 9. 81 × 10

& 𝑁/𝑚

&

𝜈 = 1. 30 × 10

'( 𝑚

/𝑠

𝜀 = 4. 6 × 10

') 𝑚

Para acero comercial:

Tuberías (ramales):

M ott, Robert. Ejercicio 12. 3

Abuchar, A. M ecánica de fluidos, prim era edición (En edición). M ecánica de Fluidos

Sistem a de Tubería en Serie

Por el punto A del sistema de tubería circulan 850 L/min de

agua a 10

o C. El flujo se bifurca por medio de dos tuberías de

2 pulgadas de diámetro y se une nuevamente en el punto B.

Las tuberías son de acero comercial Sc 40. Determine el flujo

volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior

tiene una longitud de 60 m. Los codos son estándar.

Solución:

Fluido: Agua a 10 °C:

𝛾 = 9. 81 × 10

& 𝑁/𝑚

&

𝜈 = 1. 30 × 10

'(

𝑚

/𝑠

Tramo 1 :

%!

$

$

$

$

$

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Para acero comercial:

Tuberías (ramales):

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= [ 1142. 86 𝑓

+ 240 0. 0190 ]

% "

= [ 1142. 86 𝑓

+ 4. 56 ]

M ott, Robert. Ejercicio 12. 3

Abuchar, A. M ecánica de fluidos, prim era edición (En edición). M ecánica de Fluidos

Sistem a de Tubería en Serie

Por el punto A del sistema de tubería circulan 850 L/min de

agua a 10

o C. El flujo se bifurca por medio de dos tuberías de

2 pulgadas de diámetro y se une nuevamente en el punto B.

Las tuberías son de acero comercial Sc 40. Determine el flujo

volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior

tiene una longitud de 60 m. Los codos son estándar.

Solución:

Fluido: Agua a 10 °C:

𝛾 = 9. 81 × 10

&

𝑁/𝑚

&

𝜈 = 1. 30 × 10

'( 𝑚

/𝑠

Tramo 1 :

$

Tramo 2 :

𝜀 = 4. 6 × 10

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𝑚

Para acero comercial:

Tuberías (ramales):

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+ 4. 56 ]

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= [ 1142. 86 𝑓

+ 4. 56 ]

Además:

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= [ 1142. 86 𝑓

+ 4. 56 ]

$

=

→ 𝑄 $

Se sabe también que: 𝑄 = 𝑄 $

$

$

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M ott, Robert. Ejercicio 12. 3

Abuchar, A. M ecánica de fluidos, prim era edición (En edición). M ecánica de Fluidos

Sistem a de Tubería en Serie

Por el punto A del sistema de tubería circulan 850 L/min de

agua a 10

o C. El flujo se bifurca por medio de dos tuberías de

2 pulgadas de diámetro y se une nuevamente en el punto B.

Las tuberías son de acero comercial Sc 40. Determine el flujo

volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior

tiene una longitud de 60 m. Los codos son estándar.

Solución:

Fluido: Agua a 10 °C:

𝛾 = 9. 81 × 10

& 𝑁/𝑚

&

𝜈 = 1. 30 × 10

'(

𝑚

/𝑠

𝜀 = 4. 6 × 10

') 𝑚

Para acero comercial:

Tuberías (ramales):

El caudal total es:

14. 17 × 10

'&

$

×

×

&

→ 𝑄 = 14. 17 × 10

'&

&

$

Teniendo las ecuaciones:

$

$

log $

  1. 2

M ott, Robert. Ejercicio 12. 3

Abuchar, A. M ecánica de fluidos, prim era edición (En edición). M ecánica de Fluidos

Sistem a de Tubería en Serie

Por el punto A del sistema de tubería circulan 850 L/min de

agua a 10

o C. El flujo se bifurca por medio de dos tuberías de

2 pulgadas de diámetro y se une nuevamente en el punto B.

Las tuberías son de acero comercial Sc 40. Determine el flujo

volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior

tiene una longitud de 60 m. Los codos son estándar.

Solución:

Fluido: Agua a 10 °C:

𝛾 = 9. 81 × 10

&

𝑁/𝑚

&

𝜈 = 1. 30 × 10

'( 𝑚

/𝑠

𝜀 = 4. 6 × 10

')

𝑚

Para acero comercial:

Tuberías (ramales):

El caudal total es:

14. 17 × 10

'&

×

×

&

→ 𝑄 = 14. 17 × 10

'&

&

Teniendo las ecuaciones:

$

log $

  1. 2

Si: 𝑓 $

= 55. 59 × 10

' 3

𝑚

&

/𝑠

$

= 86. 10 × 10

' 3 𝑚

& /𝑠

$

4

5

$

M ott, Robert. Ejercicio 12. 3

Abuchar, A. M ecánica de fluidos, prim era edición (En edición). M ecánica de Fluidos

Sistem a de Tubería en Serie

Por el punto A del sistema de tubería circulan 850 L/min de

agua a 10

o C. El flujo se bifurca por medio de dos tuberías de

2 pulgadas de diámetro y se une nuevamente en el punto B.

Las tuberías son de acero comercial Sc 40. Determine el flujo

volumétrico por cada ramal sabiendo que el ramal inferior

tiene una longitud de 60 m. Los codos son estándar.

Solución:

Fluido: Agua a 10 °C:

𝛾 = 9. 81 × 10

&

𝑁/𝑚

&

𝜈 = 1. 30 × 10

'( 𝑚

/𝑠

𝜀 = 4. 6 × 10

')

𝑚

Para acero comercial:

Tuberías (ramales):

El caudal total es:

14. 17 × 10

'&

×

×

&

→ 𝑄 = 14. 17 × 10

'&

&

Teniendo las ecuaciones:

$

$

log$

  1. 2

Si: 𝑓 $

= 55. 18 × 10

' 3

𝑚

&

/𝑠

$

= 86. 49 × 10

' 3 𝑚

& /𝑠

$

4

5

$

M ott, Robert. Ejercicio 12. 3