Reporte Mecánica de Fluidos

27
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VICTORIA MECÁNICA DE FLUIDOS MECATRÓNICA CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VICTORIA MECÁNICA DE FLUIDOS PROFESOR ING. ROBERTO MANUEL TREVIÑO SMER PROYECTO LINEA DE CONDUCCIÓN EQUIPO: Abelardo Resendiz Cruz Juan Antonio Pérez Martínez Irving García Vega Rubén Darío Castillo Amaya Oscar Daniel Vargas Medina Noé Medellín Ramírez

Transcript of Reporte Mecánica de Fluidos

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA

    MECNICA DE FLUIDOS

    PROFESOR ING. ROBERTO MANUEL TREVIO SMER

    PROYECTO

    LINEA DE CONDUCCIN

    EQUIPO:

    Abelardo Resendiz Cruz

    Juan Antonio Prez Martnez

    Irving Garca Vega

    Rubn Daro Castillo Amaya

    Oscar Daniel Vargas Medina

    No Medelln Ramrez

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    INTRODUCCIN

    En este proyecto tendremos que realizar el clculo de una lnea de conduccin de Ciudad Victoria teniendo como datos inciales que nuestra tubera tendr que ser de Acero nuevo y la demanda que tendremos ser de 800lt/seg. Con estos datos lo primero que tendremos que encontrar ser el dimetro de la tubera usando distintas ecuaciones que se fueron explicando durante la clase. Se tomo como poblacin de referencia la capital de Tamaulipas, (Cd Victoria) ya que segn se sabe que el porcentaje de efectividad y calidad del servicio de Agua Potable y Alcantarillado de esta ciudad no es la adecuada, esto est demostrado en estudios fisicoqumicos del agua y se puede ver casi a diario en la ciudad con tantas fugas y las calles llenas de agua aunado a los das que cortan el suministro de agua a ciertas Colonias o partes de la ciudad para hacer sus reparaciones o mejoras al servicio de alcantarillado. Una de las formas de corregir estos problemas es realizando un estudio general de la tubera de la ciudad para corregir e ir mejorando los defectos que se tengan para as, poder brindar un mejor servicio a la ciudadana Victorense. Los clculos necesarios para poder realizar estos estudios correctamente son muy complejos y se necesita de personas experimentadas para tener el porcentaje menor de error, estos tambin tienen un costo muy elevado por lo cual no se hacen peridicamente y al minimizar el presupuesto se producen errores que causan los defectos que vemos en la actualidad.

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    OBJETIVO GENERAL Y ESPECFICO DEL PROYECTO

    GENERAL

    El proyecto consiste en la construccin de un acueducto el cual transporte agua desde la presa Vicente Guerrero hasta la ciudad Victoria Tamaulipas, este acueducto tendr una longitud total de 29721.86m

    ESPECFICO

    - Mejorar la calidad del servicio

    - Mejorar la calidad del agua

    - Ahorrar presupuesto en la construccin

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    MARCO TERICO

    Para realizar este trabajo se usaron muchas ecuaciones las cuales sus variables tenan que ser investigadas para saber de qu significaba y a que cada una de ellas. Para ello se investigaron diferentes conceptos los cuales pertenecen a estas variables.

    Unos de los conceptos investigados para comenzar a trabajar fueron los siguientes como por ejemplo, Qu es el peso especifico?

    Peso Especifico:Es la relacin entre el peso de una sustancia y su volumen.

    Su expresin de clculo es:

    Densidad Relativa:La densidad relativa es una comparacin de la densidad de una

    sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. Ambas densidades se

    expresan en las mismas unidades y en iguales condiciones de temperatura y presin. La

    densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente

    de dos densidades.

    Presin de un fluido: La presin en un fluido es la presin termodinmica que interviene

    en la ecuacin constitutiva y en la ecuacin de movimiento del fluido, en algunos casos

    especiales esta presin coincide con la presin media o incluso con la presin hidrosttica.

    Presin de un fluido:La presin en un fluido es la presin termodinmica que interviene en la ecuacin constitutiva y en la ecuacin de movimiento del fluido, en algunos casos especiales esta presin coincide con la presin media o incluso con la presin hidrosttica. Golpe de ariete: El golpe de ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elstico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una vlvula o un grifo instalado en el extremo de una tubera de cierta longitud, las partculas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrs y que siguen an en movimiento. Esto origina una sobrepresin que se desplaza por la tubera a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresin tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubera. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubera se ha detenido, cesa el impulso que la comprima y, por tanto, sta tiende a expandirse Modulo de elasticidad volumtrico: Expresa la comprensibilidad de un lquido, ste es importante cuando se involucran cambios en la temperatura, un caso es la convencin libre; existe un decrecimiento en el volumen de v-v cuando la presin del volumen unitario del lquido se incrementa en p, se denota por la siguiente ecuacin: k= (-

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    p)/(v/v) (2).

    Metro columna de agua:Un metro de columna de agua es una unidad de presin que equivale a la presin ejercida por una columna de agua pura de un metro de altura. Su smbolo es m.c.a. o mca, y es un mltiplo del milmetro columna de agua o mm.c.a.

    Formula de Manning: Es una evolucin de la frmula de Chzy para el clculo de la velocidad del agua en canales abiertos y tuberas, propuesta por el ingeniero Irlands Robert Manning, en 1889:

    Siendo S la pendiente en % del canal.

    Coeficiente de rugosidad:Es un parmetro que determina el grado de resistencia que ofrecen las paredes y fondo del canal al flujo del fluido. Mientras ms spera o rugosa sean las paredes y fondo del canal, mas dificultad tendr el agua para desplazarse. Principio de Bernoulli: El principio de Bernoulli, tambin denominado ecuacin de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un flujo laminarmovindose a lo largo de una corriente de agua. Flujo laminar:Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido. Se llama flujo laminar corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando ste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en lminasparalelas sin entremezclarse y cada partcula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada lnea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular. Perdida de carga:La prdida de carga en una tubera o canal, es la prdida de energa dinmica del fluido debido a la friccin de las partculas del fluido entre s y contra las paredes de la tubera que las contiene. Las prdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de direccin, la presencia de una vlvula, etc. Lnea de conduccin: Es la obra proveniente de la obra de captacin hacia generalmente los tanques de almacenamiento de plantas de tratamiento. La conduccin puede realizarse a travs de gravedad y mediante bombeo. Desnivel disponible: Se obtuvo mediante la siguiente frmula:

    Unas de las ecuaciones importantes que utilizamos son la de Hazen Williams.

    Teorema de DarcyWeisbach: Permite el clculo de la prdida de carga debida a

    la friccin dentro una tubera llena. Esta frmula permite la evaluacin apropiada del

    efecto de cada uno de los factores que inciden en la prdida de energa en una tubera. Es

    una de las pocas expresiones que agrupan estos factores.

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Ecuacin de Hazen Williams:Se utiliza particularmente para determinar la velocidad

    del agua en tuberas circulares llenas, conductos cerrados es decir, que trabajan

    a presin.

    Q = caudal V = velocidad media del flujo A = rea mojada g = aceleracin debida a la fuerza de la gravedad Sf= I = gradiente hidrulico D = dimetro hf= prdidas de energa por friccin f = coeficientes de rugosidad de Darcy-Weisbach. L = longitud real de la conduccin R = radio hidrulico Re = nmero de Reynolds = viscosidad cinemtica.

    = peso especfico.

    = esfuerzo cortante H= Nivel de Salida Nivel de entrada = m

    GOLPE DE ARIETE: Se origina debido a que el fluido es ligeramente elstico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una vlvula o un grifo instalado en el extremo de una tubera de cierta longitud, las partculas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrs y que siguen an en movimiento. Esto origina una sobrepresin que se desplaza por la tubera a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresin tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubera. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubera se ha detenido, cesa el impulso que la comprima y, por tanto, sta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubera que se haba ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensin normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presin en el sentido contrario. El fluido se desplaza en direccin contraria pero, al estar la vlvula cerrada, se produce una depresin con respecto a la presin normal de la tubera. Al reducirse la presin, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubera se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubera, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depsito a presin atmosfrica, se reflejar siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresin del fluido y la dilatacin de la tubera.

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Si el cierre o apertura de la vlvula es brusco, es decir, si el tiempo de cierre es menor que el tiempo que tarda la onda en recorrer la tubera ida y vuelta, la sobrepresin mxima se calcula como:

    ,

    Dnde:

    es la velocidad de la onda (velocidad relativa respecto al fluido) de sobrepresin o depresin,

    es la velocidad media del fluido, en rgimen,

    es la aceleracin de la gravedad.

    A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:

    Dnde:

    es el mdulo elstico del fluido,

    es la densidad del fluido,

    es el mdulo de elasticidad (mdulo de Young) de la tubera que naturalmente depende del material de la misma,

    es el espesor de las paredes de la tubera,

    es el dimetro de la tubera.

    Para el caso particular de tener agua como fluido:

    Esta expresin se llega a la frmula de Allievi:

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Donde se introduce una variable (lambda) que depende del material de la tubera, y a modo de referencia se da el siguiente valor:

    El problema del golpe de ariete es uno de los problemas ms complejos de la hidrulica, y se resuelve generalmente mediante modelos matemticos que permiten simular el comportamiento del sistema.

    CELERIDAD DE LA ONDA: La celeridad (a) es la velocidad de propagacin de la onda de presin a travs del agua contenida en la tubera, por lo que su ecuacin de dimensiones es:

    Su valor se determina a partir de la ecuacin de continuidad ydepende fundamentalmente de las caractersticas geomtricas y mecnicas de la conduccin, as como de la compresibilidad del agua.

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    JUSTIFICACIN

    El proyecto pretende abastecer a los habitantes de ciudad victoria por un tiempo de 20 aos asegurando su rendimiento al 100 %.

    DESARROLLO Para comenzar con el desarrollo de nuestro proyecto tenemos que contar con algunos datos iniciales son los siguientes: La tubera tendr una longitud de 29721.86m elaborada de acero nuevo con una duracin de 20 aos y deber satisfacer el gasto diario de 800 lps. Se encuentra a una altura de 140m sobre el nivel del mar y la descarga se encuentra a 186.4m sobre el nivel del mar

    Esta imagen representa las condiciones en que se encuentra el agua de ciudad victoria actualmente, se deben clasificar de acuerdo a tres grupos diferentes para poder obtener el valor del coeficiente a en este caso su valor es de 0.20 esto se comprob con la asesora de un bilogo. El primer paso que se realizo fue la obtencin del dimetro de esta tubera, es importante para el clculo de prdidas por friccin y una serie de ecuaciones que se irn desarrollando.

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Este procedimiento se tiene que llevar acabo por tres ecuaciones distintas que son la de Manning, Hacen William y DarcyWeisbach porque as se tomara una decisin de cual es en realidad el dimetro econmico de nuestra tubera. ECUACION DE MANNING:

    Como se puede apreciar se requiere conocer el valor del factor K para poder despejar el dimetro, para ello se nos otorgaron los valores de: Elevacin de inicio = 140m Elevacin de descarga =186.5m Con estos 2 datos se obtiene el desnivel : Hdisp=elevacin de descarga elevacin de inicio . Hdisp=46.5m Ahora este resultado lo podemos relacin con la siguiente ecuacin que es la de la pendiente disponible para conducir el caudal de diseo.

    Sdisp=0.001565 Ahora si con la pendiente conocida y el gasto de diseo podemos calcular el facto K:

    Kdisp.=0.002445 Otra incgnita mas en la ecuacin de manning es n la cual se refiere a la rugosidad y ya esta determinada en tablas que se investigaron el valor que corresponde es: n=0.011 El siguiente paso es introducirlo a la ecuacin de manning y despejar el dimetro el resultado que se obtuvo fue el siguiente: Dmanning=34.69 pulgadas Este es nuestro dimetro econmico segn lo propuesto por manning. La siguiente ecuacin corresponde a DarcyWeisbach:

    Donde: D=dimetro econmico =coeficiente de rugosidad propuesto por Darcy (mm) L=longitud total de la tubera (m) g=gravedad (9.81m/s2) hf=desnivel (m)

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Q=gasto inicial (m3) V=viscosidad (valor estndar 0.0000009) Todos estos parmetros se introducen en la ecuacin y el resultado que se obtuvo para el dimetro econmico fue el siguiente: Ddarcy=137.7 pulgadas La ltima ecuacin por evaluar para encontrar nuestro dimetro econmico es la de Hazen Williams.

    Donde: Hf=desnivel (m) C=coeficiente de rugosidad (145) L=longitud (m) Q=gasto inicial (m3) D=dimetro econmico (pulgadas) Se despeja el dimetro que es el valor que se desea encontrar y el valor que se obtuvo es el siguiente: Dhazen= 33.39 pulgadas. Ya una vez encontrados nuestros dimetros econmicos de 3 distintas maneras se tiene que emplear nuestro criterio, se comparan los tres y se elige el que ms convenga para la realizacin de este proyecto se eligi el dimetro econmico obtenido de la ecuacin de Hazen Williams porque es el ms pequeo y esto representa un ahorro en dinero, el siguiente paso es verificar en el mercado si se encuentra a la venta este dimetro, en el caso particular solo se encontr que existen a la venta dimetros de 32 y 34 pulgadas que son los valores ms cercanos al nuestro. Se tom la decisin de utilizar el dimetro de 34 pulgadas. Aqu es donde tambin interviene nuestro criterio ya que se puede pensar que en un dimetro de 36 pulgadas puedo transportar todo mi gasto diario sin ningn problema pero eso implica un mayor costo que no es necesario. Otra observacin es que el dimetro se puede mandar elaborar deacuerdo a la medida obtenida que fue 33.39 pulgadas pero es una tubera muy grande se tendra que hacer piezas especiales para toda ella y por ende un gasto demasiado grande. El siguiente paso es determinar que tipo de flujo estaremos moviendo ya sea turbolento, laminar o transitorio. Para esto se tiene que determinar el nmero de Reynolds:

    Dnde: RE= nmero de Reynolds ET= rugosidad absoluta

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    dcomercial= dimetro comercial de la tubera. La frmula para calcular la rugosidad absoluta depende de los aos de uso y la rugosidad inicial del material, adems de un coeficiente que se obtiene dependiendo el tipo de agua que se est manejando en este caso su valor es de 0.2.

    Ecuacin de Genijew:

    Dnde: ET=rugosidad absoluta Eo=coeficiente de rugosidad del acero a= coeficiente que depende de la clasificacin del agua ET=4.045 Con este dato ahora si se puede calcular el nmero de Reynolds el resultado es el siguiente: RE=229702 A continuacin se procede a encontrar la friccin en funcin del nmero de Reynolds la ecuacin es la siguiente:

    Donde: ET= rugosidad absoluta d_comercial= dimetro comercial RE: numero de Reynolds T_R= constante que depende del nmero de Reynolds Con el valor de la friccin lo utilizaremos para calcular la perdidas por friccin para ello nos encontramos con la siguiente formula: Dnde: G=gravedad d_comercial= dimetro comercial l=longitud total de la tubera. V_velocidad=velocidad media del flujo

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Para obtener las incgnitas que faltan en nuestra ecuacin primero se implementa la siguiente formula y encontramos el valor del rea de la tubera (del circulo)

    A_area=0.5863m2 Ahora este dato se introduce a esta frmula que implica el gasto total es igual a la velocidad media por el rea V_velocidad=1.364 Con estos valores solo se tiene que hacer una simple sustitucin en la formula mencionada anteriormente y el valor es igual a: Hf_perdidas=98.84 Este dato es necesario para poder obtener las perdidas en el gasto cuantos litros estar llevando dentro de un determinado tiempo siendo el de este proyecto 20 aos Formula del gasto en funcin de las perdidas: Donde: G=gravedad d_comercial= dimetro comercial hf_perdidas= a las perdidas por el paso del tiempo v= viscosidad del agua Hasta el momento solo se hizo un anlisis del comportamiento del fluido (agua). A continuacin procederemos a realizar una proyeccin a futuro de 20 aos, el lugar elegido para nuestro proyecto es ciudad victoria Tamaulipas. Se tiene que realizar un clculo de la poblacin que tendr la ciudad en 20 aos para ello utilizamos datos del INEGI y algunos clculos. Segn nuestros clculos basados en datos del INEGI la poblacin que presentara ciudad victoria Tamaulipas en el ao 2033 ser de 454687 habitantes Para este tiempo el gasto medio ser de 571.42 l/s la frmula empleada para obtener este gasto es la siguiente

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Donde: 800 es el gasto diario y el 1.4 corresponde a un valor estndar Tambin se debe incluir la dotacin por habitante para ello contamos con la siguiente frmula:

    Sustituyendo los valores anteriormente obtenidos tenemos una dotacin de 108.6 litros por da por cada habitante. Se tienen estos datos pero el sistema de bombeo no es ideal no puede estar otorgando los 800 litros esto se debe a la demanda de la poblacin se realiza un clculo de las horas con mayor demanda y las horas con la menor y en base a esto se calcula la capacidad del tanque el cual nos asegurara que cumplamos con el gasto demandado en todo momento, la siguiente formula nos es til para esto. Capacidad del tanque:

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Sustituyendo los valores la capacidad del tanque que se necesita es de 8770 m^3 Las incgnitas en la formula anterior se obtuvieron de la siguiente tabla

    Horas Suministro (Entradas)Q bombeo

    en

    Demandas de Salida

    Demanda Horaria en % Diferencias Diferencias Acumuladas

    0-1 100 60.6 39.4 39.4

    1-2 100 61.6 38.4 77.8

    2-3 100 63.3 36.7 114.5

    3-4 100 63.7 36.3 150.8

    4-5 100 65.1 34.9 185.7

    5-6 100 82.8 17.2 202.9

    6-7 100 93.8 6.2 209.1

    7-8 100 119.9 -19.9 189.2

    8-9 100 130.7 -30.7 158.5

    9-10 100 137.2 -37.2 121.3

    10-11 100 134.3 -34.3 87

    11-12 100 132.9 -32.9 54.1

    12-13 100 128.8 -28.8 25.3

    13-14 100 126.6 -26.6 -1.3

    14-15 100 121.6 -21.6 -22.9

    15-16 100 120.1 -20.1 -43

    16-17 100 119.6 -19.6 -62.6

    17-18 100 115.1 -15.1 -77.7

    18-19 100 112.1 -12.1 -89.8

    19-20 100 105.6 -5.6 -95.4

    20-21 100 90.1 9.9 -85.5

    21-22 100 78.4 21.6 -63.9

    22-23 100 71 29 -34.9

    23-24 100 65.1 34.9 5.68434E-14

    TOTAL 2400 2400 Figura 1. Tabla de evaluacin dependiendo la demanda por hora

    En esta tabla el nmero que se encuentra en amarillo corresponde a

    y el que esta de color rojo el

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Figura 2. Grafica de la demanda horaria En esta grafica se puede apreciar ms fcilmente cuando son las horas en las cuales la demanda es muy baja y viceversa.

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160 0

    -1

    1-2

    2

    -3

    3-4

    4

    -5

    5-6

    6

    -7

    7-8

    8

    -9

    9-1

    0

    10

    -11

    1

    1-1

    2

    12

    -13

    1

    3-1

    4

    14

    -15

    1

    5-1

    6

    16

    -17

    1

    7-1

    8

    18

    -19

    1

    9-2

    0

    20

    -21

    2

    1-2

    2

    22

    -23

    2

    3-2

    4

    Demanda horaria

    Demanda horaria

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    CONCLUSIN Este anlisis se llev a cabo para encontrar cuales seran los tamaos ideales para que la ciudad no se quedara sin agua en un futuro no mayor a 20 aos, determinando el valor del dimetro de la tubera y el tanque. Todo esto con el fin de evitar gastos innecesarios y el buen abastecimiento asegurado. Un detalle muy importante es el de elegir la tubera que se adapte ms a nuestras necesidades si elegamos el dimetro de 32 pulgadas este no sera capaz de transportar la cantidad requerida y si escogamos el de 36 pulgadas sera un gasto innecesario ya que el costo se incrementa dependiendo el tamao en la tubera. Otro factor que influye tambin es el costo de la energa anualmente en la tubera de 34 pulgadas se calcul un valor inferior al de la tubera de 36 pulgadas esto con el fin de reducir gastos asegurando un ptimo funcionamiento.

    Dimetro nominal H.P K.W.H Costo por hora Cargo anual Costo total Cargo anual de Costo anual total

    mm in

    de bombeo de bombeo de conduccin amortizacin para operacin de 365 DIMETRO SELECCIONADO

    $ $ $ conduccin das.

    CLASE DIAM. (mm) DIAM. (pulg)

    812.80 32 1,630 1,215.84 851.21 7,456,578.37 133,641,256.14 17,891,728.34 25,348,306.70

    863.60 34 1,375 1,025.43 717.90 6,288,845.10 141,479,788.31 18,941,141.46 25,229,986.56 0.00 863.60 34

    914.40 36 1,196 891.93 624.44 5,470,084.50 150,055,580.73 20,089,258.09 25,559,342.59

    Esta tabla nos ayudara a entender mejor lo explicado anteriormente.

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    ANEXOS Durante nuestro proyecto nos dimos a la tarea de buscar nuestro proveedor para nuestra lnea de conduccin. La empresa que decidimos contactar es una empresa estadounidense dedicada a la venta de tubera para obras pblicas llamada APEX STEEL PIPE & PILING [1] yotra llamada VILLACERO [2]. Estas dos empresas contaban con nuestro dimetro requerido para la lnea, que era de 34 pulgadas. A continuacin presentaremos las tablas de medidas de nuestras respectivas empresas

    Figura 1. APEX STEEL PIPE & PILING

    Catlogo de dimetros

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Figura 2. VILLACERO Catlogo de dimetros

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Ecuaciones en el programa EES. l=29721.86"metros" Q=0.8 "m3" EI=140 "elevacion de inicio en m" ED= 186.50 "elevacion de descarga en m" h=ED-EI "desnivel en m" Sdisp= h/l "pendiente disponible" k=Sdisp/Q^2 "el factor k disponible" "ecuacion de manning" n=0.011 " RUGOSIDAD SEGUN MANNING" "D=((10.293*(n^2))^0.1875)/k DIAMETRO ECONOMICO" k=10.293*n^2/ D^5.33 Dm=D/0.0254 "diametro de darcyweisbach" E=0.045"mm" Ee=E/1000 G=9.81"m/s2" HF=h V=0.0000009"VISCOCIDAD" Dd=0.66*(Ee^1.25*(l*Q^2/G*h)^4.75 + V*(Q^9.4)*((l/(G*h))^5.2))^0.04 D_darcy=Dd/0.0254 "DIAMETRO ECUACION HAZEN WILLIAMS" C=145 "CH"

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    HF=(10.675/C^1.852)*(l*Q^1.852/Dc^4.87) "Dc= (10.675*l*Q^1.852/C^1.852*h)^0.2053388" D_HAZEN=Dc/0.0254 "NUMERO DE REYNOLDS" Eo=0.045"mm" a=0.20 t=20 "aos" ET=Eo+a*t d_comercial=864 "mm" RE=550.01*(ET/d_comercial)^(-1.125) "numero de reynolds" T_R= 0.9104 "coeficiente de friccion" Friccion = 1.325*ln (0.27*(ET/d_comercial)+ 5.74*((1/RE)^T_R))^(-2) "perdida por friccion en una linea de conduccion" A_area=(3.1416*(d_comercial/1000)^2)/4 "m/s" Q=V_velocidad*A_area"formula para obtener la velocidad" hf_perdidas= friccion*(l/0.864)*(V_velocidad^2/(2*G)) "perdidas por friccion" Q_PERDIDAS=0.965*(((G*(d_comercial/1000)^5*hf_perdidas)/l)^0.5*ln(ET/3.7*d_comercial)+((3.17*V^2*l)/(G*0.864*hf_perdidas))^0.5) "POBLACION" p=40 "perdidas" poblacion_20aos=454687.0704 "personas" 800=Q_medio*1.4 "l/s" dotacion=(1/(100-p))*consumo*100 Q_medio = (Poblacion_20aos* Dotacion)/86400 Coeficiente_regulacion = (1/1000)*(3600)*(1/100)*(209.1+95.4) C_capacidad_del_tanque=Coeficiente_regulacion*800

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

  • UNIVERSIDAD POLITCNICA DE VICTORIA MECNICA DE FLUIDOS MECATRNICA

    CD.VICTORIA TAMPS. 12-04-2013

    Bibliografa http://www.apexpipe.com/sp_pipechart.htm http://www.villacero.com/images/pdf/esp/th.pdf fluidos.eia.edu.co/fluidos/propiedades/pesoespecificopf.html fluidos.eia.edu.co/fluidos/propiedades/densidadrelativapf.html fisica.laguia2000.com/conceptos-basicos/densidad-relativa www.monografias.com/trabajos-pdf3/presion/presion.pdf www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_hidr/Tema10.PDF www.ual.es/~mnavarro/Tema%206%20%20Elasticidad.pdf www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos/lab_sens.pdf www.slideshare.net/GRESIQ/mecanica-de-fluidos-e-hidraulica cdigital.dgb.uanl.mx/la/1020082534/1020082534_026.pdf fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoentuberias/.../darcy.htm fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoentuberias/.../Hazen.htm