Solución de problemas de tuberías en serie de clase II.

1. El encabezado identifica la naturaleza de la hoja de cálculo y permite que se capturen el número u otra descripción del problema en el área sombreada.

2. Los datos del sistema consisten en las presiones y elevaciones en dos puntos de referencia. Si un problema dado proporciona la diferencia permisible de presión ∆p, se puede asignar el valor de la presión en un punto y después calcularla en el segundo, por medio de p2=p1+∆p.

3. La pérdida de energía se calcula con la ecuación: hL=(p1-p2)/ γ +z1-z2

4. Se introducen las propiedades del fluido, peso específico, viscosidad cinemática.

5. Se capturan los datos de la tubería, diámetro de flujo, rugosidad y longitud.

6. La hoja de cálculo efectúa los cálculos restantes del área y rugosidad relativa, necesarios para aplicar la ecuación para calcular el flujo volumétrico limitante.

7. Luego se calculan los resultados por medio de la ecuación para calcular el flujo volumétrico limitante, y en la parte inferior derecha de la hoja de cálculo se presentan el máximo flujo volumétrico y la velocidad correspondiente.

Solución de problemas de tuberías en serie de clase II.

Es una extensión de la del método II-A, la primera parte de la hoja es idéntica a la de la anterior figura, donde se determinó el máximo flujo volumétrico permisible para una tubería recta sin que se calcularan las pérdidas menores.

En la parte inferior de la hoja de cálculo se supone un menor flujo volumétrico que incluya el efecto de las pérdidas menores, con pérdidas menores sumadas a las provocadas por fricción, resultara un flujo volumétrico permisible más bajo. Consiste en un proceso de dos etapas, de modo inherente y podría requerirse más de un intento en la segunda de ellas.

Método II-C: Enfoque iterativo para resolver problemas de tuberías en serie de clase II

Es un proceso iterativo manual, se utiliza en sistemas de clase II en donde las pérdidas menores juegan un papel principal en la determinación del que puede ser el máximo flujo volumétrico cuando hay una caída de presión limitante en el sistema, para una cantidad especificada.

El proceso de iteración se utiliza para guiar las selecciones necesarias hasta llegar a un diseño o análisis satisfactorio.

En un sistema de clase II se desconoce el factor de fricción y la velocidad de flujo; y como depende uno del otro, no es posible obtener en forma directa una solución. La iteración avanzará con más eficiencia si el problema se plantea para facilitar el ciclo final de estimar una incógnita, el factor de fricción, y para calcular un valor aproximado de la otra incógnita principal, la velocidad de flujo en el sistema.

Precedimiento de solución para sistemas de clase II con una tubería.

1. Escribir la ecuación de la energía para el sistema.

2. Evaluar las cantidades conocidas, tales como las cargas de presión y de elevación.

3. Expresar las pérdidas de energía en términos de la velocidad desconocida v y el factor de fricción f.

4. Despejar la velocidad en términos de f.

5. Expresar el número de Reynolds en términos de la velocidad.

6. Calcular la rugosidad relativa D/є.

7. Seleccionar un valor para el intento de f, con base en la incógnita D/ є, y un número de Reynolds en el rango de turbulencia.

8. Calcular la velocidad por medio de la ecuación del paso 4.

9. Determinar el número de Reynolds con la ecuación con la ecuación del paso 5

10. Evaluar el factor de fricción f para el número de Reynolds obtenido en el paso 9 y el valor conocido de D/ є, con el diagrama de Moody.

11. Si el valor nuevo de f es diferente del valor que se empleó en el paso 8, se repiten los pasos 8 a 11, con el empleo del valor nuevo de f.

12. Si no hay cambio significativo de f al valor supuesto, entonces la velocidad que se halló en el paso 8 es la correcta.