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FMEC0209: DISEO DE TUBERA INDUSTRIALUF0872: Clculo paa !l "#$!%o%a"o "! po"uc'o& ( au'o$a'#)ac#*% "! #%&'alac#o%!& "! 'u+!,a #%"u&'#al-80 .oa&/ ndice 01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 - Flujo laminar y fujo turbulento. - Viscosidad. - Densidad. - Velocidad media del fuido. - Caudal mximo. - Balance de masa: Ecuacin de continuidad. - !mero de "eynolds. - #resin en la tuber$a. - Balance de ener%$a: Ecuacin de Bernoulli. ndice 21 D#$!'o& ( !&p!&o!& %o$#%al!& "! 'u+!,a1 - ormas americanas y euro&eas. - Dimetro &timo de la tuber$a. - Calculo del es&esor de &ared. - Dilatacin y elasticidad de las tuber$as. - 'oluciones &ara absorber la dilatacin. 41 56"#"a& "! ca7a1 -LFLO8/ -Flapc/- Conce&to de &(rdida de car%a. - Factores )ue infuyen en las &(rdidas de car%a. - Frmulas em&$ricas &ara el clculo de &(rdida de car%a se%!n el fuido. - #(rdidas de car%a sin%ulares. - 'o*t+are &ara el clculo de &(rdidas de car%a. -LFLO8/ -Flapc/ndice 91 5#%c#p#o& +co& "! au'o$a'#)ac#*%1 - Fundamentos *$sicos neumticos, -idrulicos y el(ctricos. - Caracter$sticas bsicas de los sistemas de automati.acin de &rocesos de distribucin de fuidos. :1 Ac'ua"o!& ( !;u#po& "! !7ulac#*%1 -FESTO/- /i&os. - 'istemas neumticos. - 'istemas -idrulicos. - 'istemas el(ctricos. #&co"a" es una caracter$stica de los fuidos enmo1imiento, )ue muestra unatendencia de o&osicin -acia su fujo ante la a&licacin de una *uer.a. Cuanta msresistenciao&onen los l$)uidos a fuir, ms 1iscosidad &oseen. 8os l$)uidos, adi*erenciade losslidos, se caracteri.an &or fuir, lo )ue si%ni4ca )ue al ser sometidos a una*uer.a, sus mol(culas se des&la.an, tanto ms r&idamente como sea el tama5o de sus mol(culas. 'i son ms %randes, lo -arn ms lentamente01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 La"!%"a"esla cantidaddemasa &orunidadde 1olumendeuna sustancia9lo)ue )uieredecir)ue entremsmasa ten%auncuer&oen unmismo1olumen, mayorsersu densidad.'eutili.alaletra %rie%a:?R.o@&ara desi%narla.U%#"a"!&'.;. 01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 -5!&o !&p!c,Aco/ 01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 8a 1elocidad media de un fuido 1iene ex&resada &or la relacin existente entre el caudal y el area de una tuber$a V < =>?? < @ArB < 01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 ElCau"al $co, en*$sicae;n%enier$a, es la ma%nitud )ue ex&resa la 1ariacin de lamasa en eltiem&oa tra1(s de una rea es&eci4ca. En el sistema ;nternacional se mide en unidades deCilo%ramos&orse%undo. En el sistema in%les se mide en8ibras&orse%undo. el s$mbolo com!n es6&ronunciado Deme &untoD7. 0atemticamente es el di*erencial de la masa con res&ecto al tiem&o.ormalmente se su&one caudal unidimensional, es decir, con unas densidades y secciones constantes e inde&endientes de la &osicin lo )ue &ermite reducirlo a la si%uiente *rmula:01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 Balance de masas: Ecuacin de continuidad8aecuacin de continuidades un im&ortante &rinci&io *$sico muy !til &ara la descri&cin de los *enmenos en los )ue &artici&an fuidos en mo1imiento, es decir en lahidrodinmica. #ara la *ormulacin de la ecuacin de continuidad de los fuidos se asumen un %ru&o de consideraciones ideales )ue no siem&re se tienen en los *enmenos reales de mo1imientos de fuidos, de modo )ue en %eneral, aun)ue la ecuacin es cla1e &ara la inter&retacin de los *enmenos reales, los clculos deri1ados de su uso sern siem&re una a&roximacin a la realidad, sin embar%o, en una buena &arte de los casos con su4ciente exactitud como &ara &oder ser considerados como ciertos.01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 ?ntes de entrar en el tema )ue nos ocu&a debemos de4nir al%unos conce&tos im&ortantes y !tiles &ara la com&rensin:L,%!a& "! co#!%'!:#ara muc-as a&licaciones resulta con1eniente considerar el fujo total del fuido en mo1imiento como un manojo de corrientes muy 4nas 6in4nitesimales7 )ue fuyen &aralelas. Estas corrientes, )ue recuerdan -ilos, se conocen comolneas de corriente.Flu3o la$#%a:Cuando las l$neas de corriente de un fujo nunca se cru.an y siem&re marc-an &aralelas se le llama fujolaminar. En el fujo laminar siem&re las l$neas de corriente marc-an en la misma direccin )ue la 1elocidad del fujo en ese &unto.Flu3o 'u+ul!%'o:En el fujo turbulento el mo1imiento del fuido se torna irre%ular, las l$neas de corriente &ueden cru.arse y se &roducen cambios en la ma%nitud y direccin de la 1elocidad de estas.B#&co"a":Este t(rmino se utili.a &ara caracteri.ar el %rado de ro.amiento interno de un fuido y est asociado con la resistencia entre dos ca&as adyacentes del fuido )ue se mue1en una res&ecto a la otra.01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 E%'a%"o !% la !cuac#*% "! co%'#%u#"a"8a ecuacin de continuidad &arte de las bases ideales si%uientes:El fuido es incom&resible.8a tem&eratura del fuido no cambia.El fujo es continuo, es decir su 1elocidad y &resin no de&enden del tiem&o.El fujo es laminar. o turbulento.o existe rotacin dentro de la masa del fuido, es un fujo irrotacional.o existen &(rdidas &or ro.amiento en el fuido, es decir no -ay 1iscosidad.01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 Como -emos considerado )ue el fuido es incom&resible entoncesE>+++.american&etroleuminstitute.com>No$a& DIN8as ormas D; determinan modelos de *abricacin, los cuales se concretan en normas de ti&o %eneral, de carcter t(cnico y en relacin con los materiales )ue deben utili.arse.Tna de las ormas D; ms conocidas es la D; JPU, )ue se re4ere al dise5o y las medidas )ue deben re%ir la *abricacin de &a&el. Esta norma concreta *ue ado&tada como 1lida en la estandari.acin internacional del &a&el. Este sim&le dato sir1e como ejem&lo &ara ilustrar )ue este ti&o de normali.acin obedece a unas necesidades &rcticas. 'e &odr$a decir lo mismo con una &re%unta: V tendr$a sentido )ue cada &a$s tu1iera sus &ro&ias re%las a la -ora de 4jar los distintos tama5os del &a&el -tt&:>>+++.din.de>cmdWlan%D;"ECC;2E'ZYEE"?8E'>?"=ZV;V;ED?>Z;F2"0?C;2>2"0?/;V?>2"0?ZTE>ED;F;C?C;2>ET"2ZE'/"T>01 Co%c!p'o& +co& ( !cuac#o%!& p#%c#pal!& "!l 2u3o "! 2u#"o&1 D#$!'o op'#$o "! u%a 'u+!,a1