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UNIVERSIDAD HI NOMBRE: MERCEDES TEMA: DISEÑ SUBTEMAS: R Diseñar y 1) Darcy 2) Darcy - 3) Hazen - William 4) Chezy - Manning - Strickler (

CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

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HOJA DE CALCULO PARA EL DISEÑO DE REDES RAMIFICADAS POR GRADIENTE HIDRÁULICO Y VELOCIDADES, ADEMAS CONSIDERA LA PERDIDA POR ACCESORIOS Y EL CALCULO DEL FACTOR DE FRICCIÓN,

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Page 1: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

HIDRÁULICA I "A"NOMBRE:

MERCEDES ALEXANDRA VILLA ACHUPALLAS

TEMA:

DISEÑO Y ANÁLISIS DE REDES DE DISTRIBUCIÓN PERDIDAS POR ACCESORIOS

SUBTEMAS:

R Diseñar y calcular la RED por los métodos:1) Darcy - Weisbach (factor f con C-W)

2) Darcy - Weisbach (factor f con Swamee) 3) Hazen - Williams (Coeficiente C de tablas / fabricante)

4) Chezy - Manning - Strickler (coeficiente de fricción "n" de tablas / fabricante)

Page 2: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

HIDRÁULICA I "A"

MERCEDES ALEXANDRA VILLA ACHUPALLAS

DISEÑO Y ANÁLISIS DE REDES DE DISTRIBUCIÓN PERDIDAS POR ACCESORIOS

Diseñar y calcular la RED por los métodos:1) Darcy - Weisbach (factor f con C-W)

2) Darcy - Weisbach (factor f con Swamee) 3) Hazen - Williams (Coeficiente C de tablas / fabricante)

4) Chezy - Manning - Strickler (coeficiente de fricción "n" de tablas / fabricante)

Page 3: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

TUBERÍA PVC

códigodiám.nom. Presión diám.int.

(mm) MPa (mm)

P400-063 400 0.63 0.3804 380.4

P400-080 400 0.80 0.3756 375.6

P400-100 400 1.00 0.3692 369.2

P400-125 400 1.25 0.3618 361.8

P355-063 355 0.63 0.3376 337.6

P355-080 355 0.80 0.3334 333.4

P355-100 355 1.00 0.3276 327.6

P355-125 355 1.25 0.3210 321.0

P315-063 315 0.63 0.2996 299.6

P315-080 315 0.80 0.2958 295.8

P315-100 315 1.00 0.2906 290.6

P315-125 315 1.25 0.2848 284.8

P250-063 250 0.63 0.2378 237.8

P250-080 250 0.80 0.2348 234.8

P250-100 250 1.00 0.2306 230.6

P250-125 250 1.25 0.2260 226.0P200-063 200 0.63 0.1902 190.2

P200-080 200 0.80 0.1878 187.8

P200-100 200 1.00 0.1846 184.6

P200-125 200 1.25 0.1808 180.8

P160-063 160 0.63 0.1520 152.0

P160-080 160 0.80 0.1502 150.2

P160-100 160 1.00 0.1476 147.6

P160-125 160 1.25 0.1446 144.6

P110-063 110 0.63 0.1046 104.6

P110-080 110 0.80 0.1032 103.2

P110-100 110 1.00 0.1014 101.4

P110-125 110 1.25 0.0994 99.4

P90-063 90 0.63 0.0856 85.6

P90-080 90 0.80 0.0844 84.4

P90-100 90 1.00 0.0830 83.0

P90-125 90 1.25 0.0814 81.4

P63-080 63 0.80 0.0590 59.0

P63-100 63 1.00 0.0580 58.0

P63-125 63 1.25 0.0568 56.8

P50-100 50 1.00 0.0460 46.0

P50-125 50 1.25 0.0452 45.2

P40-125 40 1.25 0.0362 36.2

P32-125 32 1.25 0.0288 28.8

P25-160 25 1.60 0.0220 22.0

diám. Int. (m)

Page 4: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

P20-200 20 2.00 0.0170 17.0

Page 5: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

TUBERÍA PVC

C e (mm) nEspesor p.trabajo

Darcy-Weisbach Manning

140 0.0015 0.006 9.8 64.26

140 0.0015 0.006 12.2 81.6

140 0.0015 0.006 15.4 102

140 0.0015 0.006 19.1 127.5

140 0.0015 0.006 8.7 64.26

140 0.0015 0.006 10.8 81.6

140 0.0015 0.006 13.7 102

140 0.0015 0.006 17 127.5

140 0.0015 0.006 7.7 64.26

140 0.0015 0.006 9.6 81.6

140 0.0015 0.006 12.2 102

140 0.0015 0.006 15.1 127.5

140 0.0015 0.006 6.1 64.26

140 0.0015 0.006 7.6 81.6

140 0.0015 0.006 9.7 102

140 0.0015 0.006 12 127.5140 0.0015 0.006 4.9 64.26

140 0.0015 0.006 6.1 81.6

140 0.0015 0.006 7.7 102

140 0.0015 0.006 9.6 127.5

140 0.0015 0.006 4 64.26

140 0.0015 0.006 4.9 81.6

140 0.0015 0.006 6.2 102

140 0.0015 0.006 7.7 127.5

110 0.0015 0.006 2.7 64.26

140 0.0015 0.006 3.4 81.6

140 0.0015 0.006 4.3 102

140 0.0015 0.006 5.3 127.5

140 0.0015 0.006 2.2 64.26

140 0.0015 0.006 2.8 81.6

140 0.0015 0.006 3.5 102

140 0.0015 0.006 4.2 127.5

140 0.0015 0.006 2 81.6

140 0.0015 0.006 2.5 102

140 0.0015 0.006 3.1 127.5

140 0.0015 0.006 2 102

140 0.0015 0.006 2.4 127.5

140 0.0015 0.006 1.9 127.5

140 0.0015 0.006 1.6 127.5

140 0.0015 0.006 1.5 163.2

Hazen-Williams

Page 6: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

140 0.0015 0.006 1.5 204

Page 7: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANALISIS Y DISEÑO PARA RED "A"RED:

DATOS:NUDO L(m) Z(m) q(L/s)

0 20001 500 1998 0.079

2 1000 1959 15 0.015 0.057

3 700 1965 0.0324 500 1980 0.022

5 500 1965 10 0.01 0.01

6 400 1970 7 0.007 0.007

7 500 1975 5 0.005 0.0058 200 1970 17 0.017 0.0179 800 1950 15 0.015 0.015

10 1000 1959 25 0.025 0.025

q(m3/s) Q(m3/s)

Page 8: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANALISIS Y DISEÑO PARA RED "A"

TUBERÍA DE P.V.C

J*: 0.0082 (Asignada por cálculos previos)

TºC: 14

0.011756 = 0.00000117560.015 = 0.000015 m

0.6<V<1.9

n(cm2/s): m2/se(mm):

P/s ³ 10m.col.H2O

Page 9: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

NUDO CRÍTICO:

De acuerdo a los criterios ya definidos en clase, el nudo crítico es el nudo 8 en el esquema ubicado.

GRADIENTE HIDRÁULICA:nudo1

Hc= 2000Z= 1998

J*= -0.016P/s= 10L= 500

nudo 2Hc= 2000Z= 1959

J*= 0.0206666666667P/s= 10L= 1500

nudo 3Hc= 2000Z= 1965

J*= 0.0113636363636P/s= 10L= 2200

nudo 4Hc= 2000Z= 1980

J*= 0.01P/s= 10L= 1000

nudo 5Hc= 2000Z= 1965

J*= 0.0166666666667P/s= 10L= 1500

nudo 6Hc= 2000Z= 1970

J*= 0.0142857142857P/s= 10L= 1400

nudo 7Hc= 2000Z= 1975

J*= 0.01P/s= 10L= 1500

nudo 8 NUDO CRÍTICOHc= 2000Z= 1970

J*= 0.0083333333333P/s= 10L= 2400

nudo 9Hc= 2000Z= 1950

J*= 0.0133333333333P/s= 10

Page 10: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

L= 3000nudo 10

Hc= 2000Z= 1959

J*= 0.0124P/s= 10L= 2500

Page 11: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

De acuerdo a los criterios ya definidos en clase, el nudo crítico es el nudo 8 en el esquema ubicado.

-0.016 m/Km

0.0206666666667 m/Km

0.0113636363636 m/Km

0.01 m/Km

0.0166666666667 m/Km

0.0142857142857 m/Km

0.01 m/Km

NUDO CRÍTICO

0.0083333333333 m/Km

0.0133333333333 m/Km

Page 12: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

0.0124 m/Km

Page 13: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

0.000015

FACTOR DE FRICCIÓN POR NEWTON RAPHSONNUDO 1 - LÍNEA (0-1)

DATOS: X

0.0000011756 0.556 1.341104452 9.18918022979311.240731 0.01802835 7.447697256 8.0805185953796

DIÁMETRO (m) 0.28480000 0.015525218 8.0256672375 8.0301672430997REYNOLDS 300578 0.015509247 8.0297984638 8.0298176439174

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01550918NUDO 2 - LÍNEA (1-2)

DATOS: X

0.0000011756 0.258 1.9687480774 9.012825585130.976669 0.012310578 9.0128218444 8.022365621071

DIÁMETRO (m) 0.32100000 0.015537999 8.022365736 8.1096954899043REYNOLDS 266681 0.015205157 8.1096954785 8.1016326532752

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01523265 0.015235437 8.1016326543 8.1023739362556NUDO 3 - LÍNEA (2-3)

DATOS: X

0.0000011756 0.598 1.2931515003 9.0511384366461.421636 0.018194738 7.4135648696 8.1307485852817

DIÁMETRO (m) 0.22600000 0.015355539 8.0698871376 8.0719247511999REYNOLDS 273298 0.015348406 8.0717622555 8.071762270726

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01534841 0.015348406 8.0717622695 8.0717622695142NUDO 4 - LÍNEA (1-4)

DATOS: X

0.0000011756 0.26565 1.9401936992 8.64087456782721.247049 0.018491511 7.3538336297 7.5848343449653

DIÁMETRO (m) 0.18080000 0.017475252 7.5646401247 7.5670632039037REYNOLDS 191788 0.01746502 7.5668557778 7.56687834019

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01746492NUDO 5 - LÍNEA (4-5)

DATOS: X

0.0000011756 0.367 1.650695502 8.54988216648191.242262 0.019660426 7.1318718962 7.2490607761785

DIÁMETRO (m) 0.15020000 0.019085074 7.2385748611 7.2396526815778REYNOLDS 158717 0.019079895 7.2395572881 7.2395665318187

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01907985 0.019079851 7.2395657138 7.2395657930031NUDO 6 - LÍNEA (4-6)

e(m):

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

Page 14: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

DATOS: X

0.0000011756 0.42604 1.5320566067 8.57821410481560.609248 0.02235727 6.6879129218 7.0813514526304

DIÁMETRO (m) 0.14460000 0.020173259 7.0406372853 7.0470422009693REYNOLDS 74938 0.020140241 7.0464061313 7.0464921813952

FACTOR DE FRICCIÓN 0.02013979 0.020139798 7.0464836414 7.0464847937136NUDO 7 - LÍNEA (4-7)

DATOS: X

0.0000011756 0.589 1.3029938101 8.29579796889441.216973 0.022173724 6.7155360348 7.1399935791269

DIÁMETRO (m) 0.10140000 0.019812525 7.1044438386 7.1051520712957REYNOLDS 104969 0.019808894 7.1050948984 7.1050949003199

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01980889 0.019808894 7.1050949002 7.105094900168NUDO 8 - LÍNEA (3-8)

DATOS: X

0.0000011756 0.6125 1.27775313 8.16380079795250.902517 0.024432912 6.3975307523 7.0871691461153

DIÁMETRO (m) 0.0994 0.02028293 7.0215769432 7.0239355449087REYNOLDS 76310 0.020270522 7.0237255646 7.023725589976

FACTOR DE FRICCIÓN 0.02027052 0.020270522 7.0237255877 7.0237255877172NUDO 9 - LÍNEA (3-9)

DATOS: X

0.0000011756 0.789 1.1258006586 8.1733811504650.426473 0.029716036 5.8010226155 7.1522449021024

DIÁMETRO (m) 0.1446 0.020322442 7.0147477498 7.0246032043574REYNOLDS 52457 0.020270524 7.0237251837 7.0237256271903

FACTOR DE FRICCIÓN 0.02027052 0.020270522 7.0237255877 7.0237255877172NUDO 10 - LÍNEA (2-10)

DATOS: X

0.0000011756 0.89464 1.0572454969 8.20888404329740.426473 0.030395783 5.7357912268 6.9552427333684

DIÁMETRO (m) 0.1446 0.021538834 6.8137925626 6.8241949450491REYNOLDS 52457 0.021479858 6.823140168 6.8231408079549

FACTOR DE FRICCIÓN 0.02147985 0.021479855 6.8231407431 6.8231407431392

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

Page 15: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

FACTOR DE FRICCIÓN POR NEWTON RAPHSON

-0.28518079224 7.44769725604 0.01802834959-0.09490347192 8.02566723748 0.01552521782-0.08926630817 8.02979846378 0.01550924689-0.0892284242 8.0298160727 0.01550917887

-5.3105073E-07 9.01282184437 0.01231057751-1.1600205E-07 8.02236573597 0.01553799886-1.3032387E-07 8.10969547852 0.01520515693-1.2892047E-07 8.10163265431 0.01523543663-1.2904877E-07 8.10237393616 0.01523264899

-0.26755930821 7.41356486959 0.01819473841-0.09273104175 8.06988713764 0.01535553945-0.0866589099 8.07176225553 0.01534840592

-0.08664270078 8.07176226951 0.01534840587-0.08664270066 8.07176226951 0.01534840587

-0.23774040287 7.35383362973 0.01849151096-0.0957950574 7.56464012468 0.01747525236

-0.09361847876 7.56685577783 0.01746501999-0.09359612725 7.56687640918 0.01746492475

-0.25870546181 7.13187189615 0.0196604264-0.09827201271 7.23857486106 0.0190850745-0.09709978949 7.23955728812 0.01907989506-0.09708912661 7.23956571378 0.01907985065-0.09708903517 7.23956578599 0.01907985027

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

Page 16: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

-0.36663185852 6.68791292179 0.02235727045-0.11542771518 7.04063728527 0.02017325868-0.11025942404 7.04640613133 0.02014024078-0.11017873991 7.04648364143 0.0201397977-0.11017765664 7.04648467936 0.02013979177

-0.29196297572 6.71553603478 0.02217372374-0.09140917237 7.10444383865 0.01981252507-0.08781506415 7.10509489844 0.01980889428-0.0878092843 7.10509490017 0.01980889427

-0.08780928429 7.10509490017 0.01980889427

-0.34498960226 6.39753075234 0.02443291227-0.10510792928 7.02157694322 0.02028292952-0.09772792541 7.0237255646 0.02027052195-0.09770430551 7.02372558772 0.02027052182-0.09770430526 7.02372558772 0.02027052182

-0.50743227956 5.80102261547 0.02971603648-0.11328524759 7.01474774976 0.02032244155-0.09780307494 7.02372518371 0.02027052415-0.0977043097 7.02372558772 0.02027052182

-0.09770430526 7.02372558772 0.02027052182

-0.52860289486 5.73579122678 0.03039578258-0.13121520921 6.81379256257 0.02153883376-0.11283927394 6.82314016804 0.02147985839-0.11270241299 6.82314074314 0.02147985477-0.11270240458 6.82314074314 0.02147985477

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

Page 17: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

RED "A"

CÁLCULO DEL NÚMERO DE ACCESORIOS POR LINEA

NUDO LÍNEA L(m)

01 0-1 500 832 1-2 1000 1673 2-3 700 1174 1-4 500 835 4-5 500 836 4-6 400 677 4-7 500 838 3-8 200 339 3-9 800 133

10 2-10 1000 167

a) Pérdidas menores por uniones de tuberías (una unión cada 6 metros de tubería).b) Pérdidas por codos (considerar 4 codos de 45 y dos codos de 90).

NÚMERO DE

UNIONES POR LÍNEA

Page 18: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

RED "A"

CÁLCULO DEL NÚMERO DE ACCESORIOS POR LINEA

DE UNIONES CODO DE 45º CODO DE 90º

x

0.50.5 0.350.50.5 0.20 0.1380.5 0.350.5 0.50 0.2940.50.5 0.350.5 0.350.5

a) Pérdidas menores por uniones de tuberías (una unión cada 6 metros de tubería).b) Pérdidas por codos (considerar 4 codos de 45 y dos codos de 90).

x -c rp/R x -c r

Page 19: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED "A"

Para un Hc=2020factor de friccion por Colebrook-White (newton-raphson) y pérdidas por Darcy-Weisbach

nudo línea L(m) Z(m) Q(m3/s) VELOCIDAD

01 0-1 500 1998 0.079 0.24993672348 0.321 0.97666892475 si2 1-2 1000 1959 0.057 0.21802165934 0.2260 1.421635699118 si3 2-3 700 1965 0.032 0.17640102102 0.1520 1.764384141715 SI4 1-4 500 1980 0.022 0.15348427531 0.1502 1.242261880165 SI5 4-5 500 1965 0.01 0.11440064318 0.1046 1.164305567525 si6 4-6 400 1970 0.007 0.09988762532 0.0994 0.902517464164 si7 4-7 500 1975 0.005 0.08702048985 0.0856 1.216972750381 si8 3-8 200 1970 0.017 0.14263103426 0.3804 0.815013897268 si9 3-9 800 1950 0.015 0.13566598317 0.2348 0.815013897268 si

10 2-10 1000 1959 0.025 0.16836187312 0.1446 0.815013897268 si

factor de friccion por Swame y pérdidas por Darcy-Weisbach

nudo línea L(m) Z(m) Q(m3/s) Re VELOCIDAD

01 0-1 500 1998 0.079 0.24908914996 0.2848 266681 1.2401380952 1-2 1000 1959 0.057 0.21881574329 0.2260 273298 1.4209568983 2-3 700 1965 0.032 0.17501830371 0.1808 228127 1.2464534194 1-4 500 1980 0.022 0.15246180127 0.1808 158717 0.8569367265 4-5 500 1965 0.01 0.11308531845 0.1446 103595 0.6089565996 4-6 400 1970 0.007 0.09941780152 0.0994 76310 0.9020865317 4-7 500 1975 0.005 0.08642375288 0.0994 88613 0.6443475228 3-8 200 1970 0.017 0.14172970143 0.1446 72517 1.0352262199 3-9 800 1950 0.015 0.13480866481 0.1446 72517 0.913434899

10 2-10 1000 1959 0.025 0.16520204707 0.1808 72517 0.973791734

Ch= 140 pérdidas por Hazen-Williams

nudo línea L(m) Z(m) Q(m3/s) reynolds VELOCIDAD

01 0-1 500 1998 0.079 0.60210705873 0.321 266681 0.9766689252 1-2 1000 1959 0.057 0.53183655648 0.3210 273298 1.4216356993 2-3 700 1965 0.032 0.42702198005 0.3210 228127 1.7643841424 1-4 500 1980 0.022 0.37032222864 0.3210 158717 1.242261885 4-5 500 1965 0.01 0.27440211757 0.2848 103595 1.164305568

DIÁMETRO TEÓRICO

DIÁMETRO COMERCIAL

cumple velocidad

diámetro teórico

DIÁMETRO COMERCIAL

diámetro teórico

DIÁMETRO COMERCIAL

G8
el diámetro aunque se lo exagere no cumple con la demanda de carga; por lo que se recurre a elevar la altura de cabeza con la finalidad de cumplir con el diseño que se pide.
Page 20: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

6 4-6 400 1970 0.007 0.23960301402 0.2848 76310 0.9025174647 4-7 500 1975 0.005 0.21083029853 0.2260 88613 1.216972758 3-8 200 1970 0.017 0.33574248863 0.3210 72517 0.8150138979 3-9 800 1950 0.015 0.32013931468 0.3210 72517 0.815013897

10 2-10 1000 1959 0.025 0.38876574515 0.3210 72517 0.815013897

n= 0.006 pérdidas por Chezy - Manning - Strickler

nudo línea L(m) Z(m) Q(m3/s) reynolds VELOCIDAD

01 0-1 500 1998 0.079 0.56347837097 0.321 266681 0.9766689252 1-2 1000 1959 0.057 0.49852497233 0.3210 273298 1.4216356993 2-3 700 1965 0.032 0.40142673089 0.3210 228127 1.7643841424 1-4 500 1980 0.022 0.34877503345 0.3210 158717 1.242261885 4-5 500 1965 0.01 0.25945173439 0.2848 103595 1.1643055686 4-6 400 1970 0.007 0.22695095542 0.2306 76310 0.9025174647 4-7 500 1975 0.005 0.20003211726 0.2260 88613 1.216972758 3-8 200 1970 0.017 0.31661316486 0.1046 72517 0.8150138979 3-9 800 1950 0.015 0.30208704264 0.1046 72517 0.815013897

10 2-10 1000 1959 0.025 0.36591263585 0.1046 72517 0.815013897

diámetro teórico

DIÁMETRO COMERCIAL

Page 21: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED "A"

Para un Hc=2020factor de friccion por Colebrook-White (newton-raphson) y pérdidas por Darcy-Weisbach

DE UNIONES CODO DE 45º CODO DE 90º

Re f x x

266681.4604 266681.460 0.015509 83 0.5273298.45866 273298.459 0.015047 167 0.5 0.35228127.24527 228127.245 0.016554 117 0.5158717.02484 158717.025 0.017465 83 0.5 0.20103595.06836 103595.068 0.019446 83 0.5 0.3576310.170073 76310.170 0.020140 67 0.5 0.5088612.510576 88612.511 0.019809 83 0.572516.547851 72516.548 0.020271 33 0.5 0.3572516.547851 72516.548 0.020271 133 0.5 0.3572516.547851 72516.548 0.021480 167 0.5

factor de friccion por Swame y pérdidas por Darcy-Weisbach

f hf x x

si 0.015247087 2.098 83 0.5si 0.015321812 6.977 167 0.5 0.35SI 0.015914185 4.879 117 0.5SI 0.016889892 1.748 83 0.5 0.20si 0.018352622 1.199 83 0.5 0.35si 0.019669426 3.283 67 0.5 0.50si 0.019137826 2.037 83 0.5si 0.019636927 1.484 33 0.5 0.35si 0.019636927 4.620 133 0.5 0.35si 0.01953728 5.223 167 0.5

pérdidas por Hazen-Williams

hf x x

si 1.303 83 0.5si 1.424 167 0.5 0.35SI 0.342 117 0.5SI 0.122 83 0.5 0.20 0.14si 0.051 83 0.5 0.35

Nº de Reynolds

Nº de uniones por

líneap/R

cumple velocidad

Nº de uniones por

líneap/R

cumple velocidad

Nº de uniones por

líneap/R x -c r

Page 22: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

si 0.021 67 0.5 0.50 0.29si 0.043 83 0.5si 0.030 33 0.5 0.35si 0.096 133 0.5 0.35si 0.309 167 0.5

pérdidas por Chezy - Manning - Strickler

hf x x

si 0.494 83 0.5si 0.514 167 0.5 0.35SI 0.113 117 0.5SI 0.038 83 0.5 0.20 0.14si 0.015 83 0.5 0.35si 0.018 67 0.5 0.50 0.29si 0.013 83 0.5si 3.603 33 0.5 0.35si 11.222 133 0.5 0.35si 38.964 167 0.5

cumple velocidad

Nº de uniones por

líneap/R x -c r

Page 23: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED "A"

Para un Hc=2020factor de friccion por Colebrook-White (newton-raphson) y pérdidas por Darcy-Weisbach

CODO DE 90º

Hm Hf

2.04 1.17 3.211 2001.211 18.789 SI8.61 6.85 16.635 1975.635 44.365 si9.30 12.08 38.014 2003.014 16.986 SI

0.14 3.30 4.57 9.044 1989.044 30.956 SI2.90 6.42 18.357 1983.357 36.643 si

0.29 1.40 3.36 13.806 1983.806 36.194 si3.16 4.45 16.660 1991.660 28.340 si0.57 0.01 38.599 2008.599 11.401 si2.27 0.42 40.702 1990.702 29.298 si2.83 17.55 37.012 1996.012 23.988 SI

factor de friccion por Swame y pérdidas por Darcy-Weisbach

Hm

3.286 3.286 2001.29 18.714 si8.602 11.887 1970.89 49.113 si4.639 16.526 1981.53 38.474 SI

0.14 1.571 4.995 1985.00 35.005 SI0.792 5.787 1970.79 49.213 si

0.29 1.399 6.688 1976.69 43.312 si0.887 5.882 1980.88 39.118 si0.924 17.450 1987.45 32.550 si2.846 19.372 1969.37 50.628 si4.040 15.927 1974.93 45.073 si

pérdidas por Hazen-Williams

Hm

2.04 3.341 2001.341 18.66 si8.61 11.336 1970.336 49.66 si9.30 20.974 1985.974 34.03 SI

15.91 17.339 1997.339 22.66 SI2.90 20.286 1985.286 34.71 si

x -c rperdida al

nudo(z+hfi) al

nudocarga en el

nudocumple presion

x -c rperdida al

nudo(z+hfi) al

nudocarga en el nudo

cumple presion

perdida al nudo

(z+hfi) al nudo

carga en el nudo

cumple presion

Page 24: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

20.92 38.283 2008.283 11.72 si3.16 20.546 1995.546 24.45 si0.57 21.577 1991.577 28.42 si2.27 23.335 1973.335 46.66 si2.83 14.475 1973.475 46.52 si

pérdidas por Chezy - Manning - Strickler

Hm

2.04 2.532 2000.532 19.47 si8.61 9.618 1968.618 51.38 si9.30 19.026 1984.026 35.97 SI3.30 3.834 1983.834 36.17 SI2.90 20.250 1985.250 34.75 si1.40 18.757 1988.757 31.24 si3.16 20.516 1995.516 24.48 si0.57 25.150 1995.150 24.85 si2.27 34.461 1984.461 35.54 si2.83 51.411 2010.411 9.59 si

perdida al nudo

perdida al nudo

(z+hfi) al nudo

cumple presion

Page 25: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

DESCRIPCIÓN DEL DEBER_ RED "A"

1) Darcy - Weisbach (factor f con C-W)

2) Darcy - Weisbach (factor f con Swamee)

3) Hazen - Williams (Coeficiente C de tablas / fabricante)

4) Chezy - Manning - Strickler (coeficiente de fricción "n" de tablas / fabricante)

Tomando a consideración que los accesorios generaran más pérdidas, se opta por elevar 10m más la altura de cabecera para cumplir con los parámetros de diseño.

En tablas, se obtuvieron los coeficientes de pérdidas para cada accesorio y se procedio a determinar las pérdidas que estos producen en cada línea y que sumándolas a las pérdidas por longitud se determino las perdidas al nudo, el posterior procedimiento de calculo en la red es el

mismo del deber anterior.

Se determina el gradiente hidráulico para cada nudo.Elijo como nudo crítico al nudo con gradiente más próximo a cero.Con el gradiente, el caudal en cada nudo y la longitud de cada línea, calculo el diámetro teórico por la ecuación de Darcy-Weisbach.Aproximo el diámetro teórico al diámetro comercial igual o inmediatamente superior al calculado.Con el diámetro comercial y el caudal, por aplicación de la ecuación de continuidad se calcula la velocidad con que el fluido fluirá.Con esta velocidad, el diámetro comercial y la viscosidad se determino el número de Reynolds.Ya con estos datos, se determino el factor de fricción por por Colebrook-White (método de newton-raphson).Con este farctor, se calculo las perdidas en cada nudo.Y se prosiguió con el diseño de redes ramificadas por el método de pendiente uniforme.

Se sigue el mismo procedimiento que el del método anterior; donde sólo cambia la forma de calcular el factor de fricción que en este caso fue calculado por la fórmula explícita de Swamme.

En este método ya no es necesario calcular el factor de fricción ya que las pérdidas para cada nudo se determinan por la ecuación de Hazen-Williams, y donde el diámetro teórico se calcula por la ecuación despejada desde Hazen-Williams el procedimiento posterior es el mismo que en los otros dos métodos.

En este método ya no es necesario calcular el factor de fricción ya que las pérdidas para cada nudo se determinan por la ecuación de Chezy-Manning-Strikler; donde el diámetro teórico se calcula por la ecuación despejada desde la misma ecuación, el procedimiento posterior es el mismo que en los otros métodos.

Page 26: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

DESCRIPCIÓN DEL DEBER_ RED "A"

1) Darcy - Weisbach (factor f con C-W)

2) Darcy - Weisbach (factor f con Swamee)

3) Hazen - Williams (Coeficiente C de tablas / fabricante)

4) Chezy - Manning - Strickler (coeficiente de fricción "n" de tablas / fabricante)

Tomando a consideración que los accesorios generaran más pérdidas, se opta por elevar 10m más la altura de cabecera para cumplir con los parámetros de diseño.

En tablas, se obtuvieron los coeficientes de pérdidas para cada accesorio y se procedio a determinar las pérdidas que estos producen en cada línea y que sumándolas a las pérdidas por longitud se determino las perdidas al nudo, el posterior procedimiento de calculo en la red es el

mismo del deber anterior.

Elijo como nudo crítico al nudo con gradiente más próximo a cero.Con el gradiente, el caudal en cada nudo y la longitud de cada línea, calculo el diámetro teórico por la ecuación de Darcy-

Aproximo el diámetro teórico al diámetro comercial igual o inmediatamente superior al calculado.Con el diámetro comercial y el caudal, por aplicación de la ecuación de continuidad se calcula la velocidad con que el fluido

Con esta velocidad, el diámetro comercial y la viscosidad se determino el número de Reynolds.Ya con estos datos, se determino el factor de fricción por por Colebrook-White (método de newton-raphson).

Y se prosiguió con el diseño de redes ramificadas por el método de pendiente uniforme.

Se sigue el mismo procedimiento que el del método anterior; donde sólo cambia la forma de calcular el factor de fricción que en este caso fue calculado por la fórmula explícita de Swamme.

En este método ya no es necesario calcular el factor de fricción ya que las pérdidas para cada nudo se determinan por la ecuación de Hazen-Williams, y donde el diámetro teórico se calcula por la ecuación despejada desde Hazen-Williams el procedimiento posterior es el mismo que en los otros dos métodos.

En este método ya no es necesario calcular el factor de fricción ya que las pérdidas para cada nudo se determinan por la ecuación de Chezy-Manning-Strikler; donde el diámetro teórico se calcula por la ecuación despejada desde la misma ecuación, el procedimiento posterior es el mismo que en los otros métodos.

Page 27: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANALISIS Y DISEÑO PARA RED "B"RED:

DATOS:CONDICION 190 LIT/HAB/DIA

NUDO Nº HABITANTES LONGITUD (m) COTA (m)

01 8000 1200 2,570

2 5300 1000 2,575

3 4500 550 2,586

4 5500 600 2,600 5 3000 888 2,598 6 3000 600 2,600 7 5000 1700 2,597 8 3748 800 2,550 9 6666 777 2,545

10 3696 999 2,580 11 4500 1666 2,588 12 3800 222 2,590 13 4500 700 2,586.0014 5500 550 2,600.0015 10001 2400 2,560.00

Page 28: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANALISIS Y DISEÑO PARA RED "B"

e(m): 0.000015

0.01759 0.01759

0.01166 0.02925 0.6<V<1.90.00990 0.03914

0.01209 0.051240.00660 0.057840.00660 0.06443 TºC:0.01100 0.028590.00824 0.037490.01466 0.043910.00813 0.052030.00990 0.061930.00836 0.060390.00990 0.049040.01209 0.063330.02199 0.05948

CAUDAL DEL NUDO (m3/s)

CAUDAL AL NUDO (m3/s)

(30<P/s < 60) m.col.H2O

n(cm2/s):e(mm):

Page 29: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANALISIS Y DISEÑO PARA RED "B"

0.6<V<1.9

14

0.011756 = 0.00000117560.015 = 0.000015 m

(30<P/s < 60) m.col.H2O

m2/s

Page 30: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

0.000015

FACTOR DE FRICCIÓN POR NEWTON RAPHSONNUDO 1 - LÍNEA (0-1)

DATOS: X

0.0000011756 0.556 1.341104452 8.54196767866821.071313 0.02135488 6.8430771463 7.600582324561

DIÁMETRO (m) 0.14460000 0.017641386 7.5289367287 7.531738517956REYNOLDS 131773 0.017629418 7.5314919374 7.5314919724263

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01762942NUDO 2 - LÍNEA (1-2)

DATOS: X

0.0000011756 0.258 1.9687480774 8.59181697351581.781057 0.013546595 8.5918150448 7.7959807084568

DIÁMETRO (m) 0.14460000 0.016453507 7.7959807616 7.8609729043192REYNOLDS 219072 0.016182567 7.8609728995 7.8554790825159

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01620330 0.016205209 7.8554790829 7.8559421357594NUDO 3 - LÍNEA (2-3)

DATOS: X

0.0000011756 0.598 1.2931515003 8.88102824324051.524705 0.018598524 7.332646643 7.9921141347086

DIÁMETRO (m) 0.18080000 0.01587611 7.9364804605 7.9381895446697REYNOLDS 234490 0.015869819 7.9380533511 7.9380533617944

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01586982 0.015869819 7.9380533609 7.9380533609437NUDO 4 - LÍNEA (1-4)

DATOS: X

0.0000011756 0.26565 1.9401936992 8.83677398281131.914500 0.016712063 7.7354390506 8.1255036999137

DIÁMETRO (m) 0.18460000 0.01525911 8.0953457141 8.0958574550378REYNOLDS 300627 0.015257325 8.0958191178 8.0958191186304

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01525733NUDO 5 - LÍNEA (4-5)

DATOS: X

0.0000011756 0.367 1.650695502 8.96596373701511.441789 0.017524407 7.5540235566 8.1275210975006

DIÁMETRO (m) 0.22600000 0.015318492 8.0796397063 8.0809128685854REYNOLDS 277173 0.015314049 8.0808116842 8.0808116901237

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01531405 0.015314049 8.0808116897 8.0808116896554NUDO 6 - LÍNEA (4-6)

e(m):

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

Page 31: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

DATOS: X

0.0000011756 0.42604 1.5320566067 9.80410893914831.606251 0.014711326 8.2446852931 8.346638350216

DIÁMETRO (m) 0.22600000 0.014381072 8.338815519 8.3367889623279REYNOLDS 308789 0.014387532 8.3369431771 8.3369837914933

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01438741 0.014387403 8.3369807004 8.3369798865333NUDO 7 - LÍNEA (4-7)

DATOS: X

0.0000011756 0.589 1.3029938101 8.72682747788861.740883 0.018694575 7.3137852019 7.8879651827702

DIÁMETRO (m) 0.14460000 0.01626594 7.8408006339 7.8420366102805REYNOLDS 214130 0.016261215 7.841939904 7.8419399093674

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01626121 0.016261215 7.8419399089 7.8419399089462NUDO 8 - LÍNEA (3-8)

DATOS: X

0.0000011756 0.6125 1.27775313 8.8705889717451.460291 0.018855904 7.282430102 7.9674964221844

DIÁMETRO (m) 0.1808 0.015986975 7.9089139248 7.9108049254203REYNOLDS 224584 0.015979948 7.9106526134 7.9106526267867

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01597995 0.015979948 7.9106526257 7.9106526257113NUDO 9 - LÍNEA (3-9)

DATOS: X

0.0000011756 0.789 1.1258006586 8.95860839667181.710240 0.018298769 7.3924612854 8.0633332292841

DIÁMETRO (m) 0.1808 0.015592176 8.0084161207 8.0100823323975REYNOLDS 263024 0.015586192 8.0099534208 8.0099534303662

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01558619 0.015586192 8.0099534296 8.0099534296262NUDO 10 - LÍNEA (2-10)

DATOS: X

0.0000011756 0.89464 1.0572454969 9.03339905269781.878551 0.017795993 7.4961607603 6.7504206689591

DIÁMETRO (m) 0.1878 0.021496756 6.8204578905 6.8234431597282REYNOLDS 300095 0.021479855 6.8231406958 6.8231407484721

FACTOR DE FRICCIÓN 0.02147985 0.021479855 6.8231407431 6.8231407431392NUDO 11 - LÍNEA (2-10)

DATOS: X

0.0000011756 0.59207 1.2996112794 9.07733067143631.543865 0.017766688 7.5023402821 8.1789063914906

DIÁMETRO (m) 0.2260 0.015155775 8.1228965756 8.1246283735721REYNOLDS 296796 0.01514982 8.1244930119 8.1244930224916

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01514982 0.01514982 8.1244930217 8.1244930216674

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

Page 32: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

NUDO 12 - LÍNEA (2-10)

DATOS: X

0.0000011756 0.89464 1.0572454969 9.13382727612771.505491 0.018373124 7.3774877996 8.1732209533577

DIÁMETRO (m) 0.2260 0.015218229 8.1062117272 8.1086708213724REYNOLDS 289419 0.015209726 8.1084774044 8.1084774259449

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01520973 0.015209726 8.1084774243 8.1084774242517NUDO 13 - LÍNEA (2-10)

DATOS: X

0.0000011756 0.89464 1.0572454969 9.00459218296381.910165 0.01783706 7.4875263806 8.1270056047403

DIÁMETRO (m) 0.1808 0.015330704 8.0764209559 8.0778391221529REYNOLDS 293771 0.015325726 8.0777326513 8.0777326577795

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01532573 0.015325726 8.0777326573 8.0777326572897NUDO 14 - LÍNEA (2-10)

DATOS: X

0.0000011756 0.89464 1.0572454969 9.14758508004381.578841 0.018106778 7.4315501373 8.2004189799248

DIÁMETRO (m) 0.2260 0.015104658 8.1366296073 8.1388632453636REYNOLDS 303520 0.015097013 8.138689624 8.1386896413605

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01509701 0.015097013 8.13868964 8.1386896400122NUDO 15 - LÍNEA (2-10)

DATOS: X

0.0000011756 0.89464 1.0572454969 9.12935292206421.482850 0.018459492 7.3602085737 8.1645197677678

DIÁMETRO (m) 0.2260 0.015254876 8.0964689487 8.0990031815255REYNOLDS 285066 0.015246084 8.0988031146 8.0988031376119

FACTOR DE FRICCIÓN 0.01524608 0.015246084 8.0988031358 8.0988031357935

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

fi g(x)

VISCOSIDAD (m2/S)

VELOCIDAD (m/S)

Page 33: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

FACTOR DE FRICCIÓN POR NEWTON RAPHSON

-0.30877843762 6.8430771463 0.02135487963-0.1044610263 7.52893672869 0.0176413861

-0.09650112693 7.53149193743 0.01762941775-0.09647373936 7.53149196935 0.0176294176

-2.912095E-07 8.59181504482 0.01354659544-6.6728451E-08 7.79598076156 0.01645350709-7.3540266E-08 7.86097289954 0.01618256656-7.2932257E-08 7.85547908292 0.01620520939-7.2983263E-08 7.85594213573 0.01620329908

-0.25637599893 7.33264664298 0.01859852428-0.09213408163 7.93648046047 0.01587610993-0.08658806137 7.93805335112 0.01586981898-0.08657448661 7.93805336094 0.01586981895-0.08657448652 7.93805336094 0.01586981895

-0.19004112259 7.73543905057 0.01671206295-0.08379390802 8.09534571406 0.01525910986-0.08098215384 8.09581911778 0.01525732535-0.08097857965 8.09581911857 0.01525732535

-0.23917698075 7.55402355657 0.01752440698-0.0910957382 8.07963970633 0.01531849187

-0.08633640185 8.08081168423 0.01531404884-0.08632634545 8.08081168966 0.01531404882-0.0863263454 8.08081168966 0.01531404882

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

Page 34: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

-0.23231191817 8.24468529309 0.0147113265-0.0831064746 8.33881551899 0.01438107225

-0.08236466814 8.33694317714 0.01438753248-0.08237929429 8.33698070036 0.01438740297-0.08237900112 8.33697994847 0.01438740557

-0.23508423167 7.31378520186 0.01869457503-0.08949367699 7.84080063392 0.01626594043-0.0848844357 7.84193990398 0.01626121457

-0.08487498596 7.84193990895 0.01626121455-0.08487498592 7.84193990895 0.01626121455

-0.26448697859 7.28243010202 0.01885590364-0.09350999217 7.90891392482 0.01598697523-0.08760164716 7.91065261343 0.01597994842-0.08758628841 7.91065262571 0.01597994837-0.08758628831 7.91065262571 0.01597994837

-0.24991733309 7.39246128543 0.01829876932-0.0891576872 8.00841612075 0.01559217633

-0.08385584617 8.0099534208 0.01558619189-0.08384340255 8.00995342963 0.01558619186-0.08384340248 8.00995342963 0.01558619186

-0.23874181123 7.49616076033 0.0177959926-0.10365091613 6.82045789045 0.02149675645

-0.112741651 6.82314069582 0.02147985506-0.11270240527 6.82314074314 0.02147985477-0.11270240458 6.82314074314 0.02147985477

-0.25391894256 7.50234028208 0.0177666883-0.09025742951 8.12289657558 0.01515577512-0.08478986658 8.12449301195 0.01514981959-0.08477665491 8.12449302167 0.01514981955-0.08477665483 8.12449302167 0.01514981955

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

Page 35: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

-0.27789116182 7.37748779963 0.01837312374-0.09195420058 8.10621172716 0.01521822897-0.08536827524 8.10847740441 0.01520972558-0.0853492697 8.10847742425 0.0152097255

-0.08534926954 8.10847742425 0.0152097255

-0.23592527757 7.48752638064 0.01783705982-0.08589763083 8.07642095592 0.01533070427-0.08117044824 8.07773265125 0.01532572574-0.08116049966 8.07773265729 0.01532572572-0.08116049961 8.07773265729 0.01532572572

-0.2692113163 7.43155013731 0.01810677795-0.09047118139 8.1366296073 0.01510465836-0.08428152674 8.13868962401 0.01509701292-0.08426468316 8.13868964001 0.01509701286-0.08426468303 8.13868964001 0.01509701286

-0.28068454896 7.36020857374 0.0184594925-0.09242765386 8.09646894868 0.01525487631-0.08571239612 8.09880311457 0.01524608433-0.08569265805 8.09880313579 0.01524608425-0.08569265787 8.09880313579 0.01524608425

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

g'(x) xi+1 fi+1

Page 36: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

RED "B"

CÁLCULO DEL NÚMERO DE ACCESORIOS POR LINEA

NUDO LÍNEA L(m)DE UNIONES

x01 0-1 1200 200 0.52 1-2 1000 167 0.53 2-3 550 92 0.54 3-4 600 100 0.55 4-5 888 148 0.56 5-6 600 100 0.57 1-7 1700 283 0.58 2-8 800 133 0.59 8-9 777 130 0.5

10 9-10 999 167 0.511 10-11 1666 278 0.512 10-12 222 37 0.513 3-13 700 117 0.514 4-14 550 92 0.515 8-15 2400 400 0.5

a) Pérdidas menores por uniones de tuberías (una unión cada 6 metros de tubería).b) Pérdidas por codos (considerar 4 codos de 45 y dos codos de 90).

NÚMERO DE UNIONES POR

LÍNEA

Page 37: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

RED "B"

CÁLCULO DEL NÚMERO DE ACCESORIOS POR LINEA

CODO DE 45º CODO DE 90º

0.4 0.2160.35

0.35

0.9 1.408

0.35

0.35

a) Pérdidas menores por uniones de tuberías (una unión cada 6 metros de tubería).b) Pérdidas por codos (considerar 4 codos de 45 y dos codos de 90).

x c-r p/R x c-r

Page 38: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED "A"PRIMER TANTEO PARA CADA MÉTODO

factor de friccion por Colebrook-White (newton-raphson) y pérdidas por Darcy-Weisbach

NUDO LINEA longitud COTA VELOCIDAD

01 0-1 1200 2,570 0.01759 0.214 0.1878 0.6352 1-2 1000 2,575 0.02925 0.258 0.2260 0.7293 2-3 550 2,586 0.03914 0.289 0.2848 0.6144 3-4 600 2,600 0.05124 0.319 0.2848 0.8045 4-5 888 2,598 0.05784 0.335 0.2848 0.9086 5-6 600 2,600 0.06443 0.346 0.2848 1.0117 1-7 1700 2,597 0.02859 0.256 0.2260 0.7138 2-8 800 2,550 0.03749 0.284 0.2260 0.9359 8-9 777 2,545 0.04391 0.301 0.2260 1.095

10 9-10 999 2,580 0.05203 0.344 0.2848 0.81711 10-11 1666 2,588 0.06193 0.344 0.2848 0.97212 10-12 222 2,590 0.06039 0.341 0.2848 0.94813 3-13 700 2,586 0.04904 0.314 0.2848 0.77014 4-14 550 2,600 0.06333 0.347 0.2848 0.99415 8-15 2400 2,560 0.05948 0.339 0.2848 0.934

factor de friccion por Swame y pérdidas por Darcy-Weisbach

NUDO LINEA longitud COTA VELOCIDAD

01 0-1 1200 2,570 0.01759 0.153 0.1406 1.1332 1-2 1000 2,575 0.02925 0.183 0.1446 1.7813 2-3 550 2,586 0.03914 0.205 0.1808 1.5254 3-4 600 2,600 0.05124 0.226 0.2260 1.2775 4-5 888 2,598 0.05784 0.238 0.2260 1.4426 5-6 600 2,600 0.06443 0.247 0.2260 1.6067 1-7 1700 2,597 0.02859 0.181 0.1446 1.7418 2-8 800 2,550 0.03749 0.202 0.1406 2.4159 8-9 777 2,545 0.04391 0.213 0.1808 1.710

10 9-10 999 2,580 0.05203 0.227 0.2260 1.29711 10-11 1666 2,588 0.06193 0.244 0.2260 1.54412 10-12 222 2,590 0.06039 0.242 0.2260 1.50513 3-13 700 2,586 0.04904 0.222 0.2260 1.22314 4-14 550 2,600 0.06333 0.246 0.2260 1.57915 8-15 2400 2,560 0.05948 0.240 0.2260 1.483

Ch= 140 pérdidas por Hazen-Williams

NUDO LINEA longitud COTA VELOCIDAD

0

CAUDAL AL NUDO (m3/s)

DIÁMETRO TEÓRICO (m)

DIÁMETRO COMERCIAL

CAUDAL AL NUDO (m3/s)

DIÁMETRO TEÓRICO (m)

DIÁMETRO COMERCIAL

CAUDAL AL NUDO (m3/s)

DIÁMETRO TEÓRICO (m)

DIÁMETRO COMERCIAL

Page 39: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

1 0-1 1200 2,570 0.01759 0.524 0.1456 1.0572 1-2 1000 2,575 0.02925 0.636 0.1446 1.7813 2-3 550 2,586 0.03914 0.710 0.1808 1.5254 3-4 600 2,600 0.05124 0.787 0.1846 1.9145 4-5 888 2,598 0.05784 0.824 0.2260 1.4426 5-6 600 2,600 0.06443 0.858 0.2260 1.6067 1-7 1700 2,597 0.02859 0.630 0.1446 1.7418 2-8 800 2,550 0.03749 0.699 0.1808 1.4609 8-9 777 2,545 0.04391 0.742 0.1808 1.710

10 9-10 999 2,580 0.05203 0.791 0.1878 1.87911 10-11 1666 2,588 0.06193 0.845 0.2260 1.54412 10-12 222 2,590 0.06039 0.837 0.2260 1.50513 3-13 700 2,586 0.04904 0.774 0.1808 1.91014 4-14 550 2,600 0.06333 0.853 0.2260 1.57915 8-15 2400 2,560 0.05948 0.833 0.2260 1.483

n= 0.001 pérdidas por Chezy - Manning - Strickler

NUDO LINEA longitud COTA VELOCIDAD

01 0-1 1200 2,570 0.01759 0.340 0.1046 2.0472 1-2 1000 2,575 0.02925 0.412 0.1446 1.7813 2-3 550 2,586 0.03914 0.459 0.3804 0.3444 3-4 600 2,600 0.05124 0.508 0.3804 0.4515 4-5 888 2,598 0.05784 0.532 0.3804 0.5096 5-6 600 2,600 0.06443 0.553 0.3804 0.5677 1-7 1700 2,597 0.02859 0.408 0.1446 1.7418 2-8 800 2,550 0.03749 0.452 0.1808 1.4609 8-9 777 2,545 0.04391 0.479 0.1808 1.710

10 9-10 999 2,580 0.05203 0.511 0.1878 1.87911 10-11 1666 2,588 0.06193 0.545 0.2260 1.54412 10-12 222 2,590 0.06039 0.540 0.2260 1.50513 3-13 700 2,586 0.04904 0.500 0.1808 1.91014 4-14 550 2,600 0.06333 0.550 0.2260 1.57915 8-15 2400 2,560 0.05948 0.537 0.2260 1.483

CAUDAL AL NUDO (m3/s)

DIÁMETRO TEÓRICO (m)

DIÁMETRO COMERCIAL

Page 40: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED "A"PRIMER TANTEO PARA CADA MÉTODO

factor de friccion por Colebrook-White (newton-raphson) y pérdidas por Darcy-Weisbach

REYNOLDSDE UNIONES CODO DE 45º CODO DE 90º

x x

1.0000E+00 101461 0.01763 200 0.501.0000E+00 140167 0.01620 167 0.501.0000E+00 148862 0.01587 92 0.50 0.401.0000E+00 194858 0.01526 100 0.50 0.351.0000E+00 219947 0.01531 148 0.501.0000E+00 245037 0.01439 100 0.501.0000E+00 137006 0.01626 283 0.501.0000E+00 179667 0.01598 133 0.50 0.351.0000E+00 210419 0.01559 130 0.501.0000E+00 197886 0.02148 167 0.50 0.901.0000E+00 235519 0.01515 278 0.501.0000E+00 229665 0.01521 37 0.50 0.351.0000E+00 186495 0.01533 117 0.501.0000E+00 240855 0.01510 92 0.501.0000E+00 226211 0.01525 400 0.50 0.35

factor de friccion por Swame y pérdidas por Darcy-Weisbach

REYNOLDSDE UNIONES CODO DE 45º CODO DE 90º

x x

1.0000E+00 135521 0.003317 200 0.501.0000E+00 219072 0.002878 167 0.501.0000E+00 234490 0.002841 92 0.50 0.401.0000E+00 245556 0.002710 100 0.50 0.351.0000E+00 277173 0.002752 148 0.501.0000E+00 308789 0.002696 100 0.501.0000E+00 214130 0.002891 283 0.500.0000E+00 288796 0.002864 133 0.50 0.351.0000E+00 263024 0.002779 130 0.501.0000E+00 249371 0.002711 167 0.50 0.901.0000E+00 296796 0.002716 278 0.501.0000E+00 289419 0.002729 37 0.50 0.351.0000E+00 235017 0.002722 117 0.501.0000E+00 303520 0.002705 92 0.501.0000E+00 285066 0.002737 400 0.50 0.35

pérdidas por Hazen-Williams

REYNOLDS perdidasDE UNIONES CODO DE 45º CODO DE 90º

x x

CUMPLE VELOCIDAD

FACTOR DE FRICCIÓN

NÚMERO DE UNIONES POR

LÍNEA p/R

CUMPLE VELOCIDAD

FACTOR DE FRICCIÓN

NÚMERO DE UNIONES POR

LÍNEA p/R

CUMPLE VELOCIDAD

NÚMERO DE UNIONES POR

LÍNEA p/R

Page 41: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

1.0000E+00 130868 0.018 200 0.501.0000E+00 219072 0.015 167 0.501.0000E+00 234490 0.008 92 0.50 0.400.0000E+00 300627 0.009 100 0.50 0.351.0000E+00 277173 0.013 148 0.501.0000E+00 308789 0.009 100 0.501.0000E+00 214130 0.025 283 0.501.0000E+00 224584 0.012 133 0.50 0.351.0000E+00 263024 0.012 130 0.500.0000E+00 300095 0.015 167 0.50 0.901.0000E+00 296796 0.025 278 0.501.0000E+00 289419 0.003 37 0.50 0.350.0000E+00 293771 0.010 117 0.501.0000E+00 303520 0.008 92 0.501.0000E+00 285066 0.036 400 0.50 0.35

pérdidas por Chezy - Manning - Strickler

REYNOLDS perdidasDE UNIONES CODO DE 45º CODO DE 90º

x x

0.0000E+00 182164 0.643 200 0.501.0000E+00 219072 0.264 167 0.500.0000E+00 111451 0.001 92 0.50 0.400.0000E+00 145888 0.003 100 0.50 0.350.0000E+00 164672 0.005 148 0.500.0000E+00 183455 0.004 100 0.501.0000E+00 214130 0.428 283 0.501.0000E+00 224584 0.105 133 0.50 0.351.0000E+00 263024 0.140 130 0.500.0000E+00 300095 0.207 167 0.50 0.901.0000E+00 296796 0.182 278 0.501.0000E+00 289419 0.023 37 0.50 0.350.0000E+00 293771 0.158 117 0.501.0000E+00 303520 0.063 92 0.501.0000E+00 285066 0.242 400 0.50 0.35

CUMPLE VELOCIDAD

NÚMERO DE UNIONES POR

LÍNEA p/R

Page 42: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED "A"PRIMER TANTEO PARA CADA MÉTODO

factor de friccion por Colebrook-White (newton-raphson) y pérdidas por Darcy-WeisbachCODO DE 90º

Hm Hf Z+Hfi

2.05601 2.316 4.372 2,574.372 2,604.3722.25795 1.943 8.573 2,583.573 2,613.573

0.22 0.88620 0.590 10.049 2,596.049 2,626.0491.66027 1.060 12.769 2,612.769 2,642.7693.10892 2.006 17.884 2,615.884 2,645.8842.60719 1.581 22.071 2,622.071 2,652.0713.66731 3.166 11.206 2,608.206 2,638.2062.98348 2.518 14.074 2,564.074 2,594.0743.95380 3.272 21.300 2,566.300 2,596.300

1.41 2.87897 2.562 26.742 2,606.742 2,636.7426.68786 4.269 37.698 2,625.698 2,655.6980.86346 0.543 28.148 2,618.148 2,648.1481.76195 1.138 12.948 2,598.948 2,628.9482.30905 1.469 16.547 2,616.547 2,646.5478.90345 5.710 17.131 2,577.131 2,607.131

factor de friccion por Swame y pérdidas por Darcy-WeisbachCODO DE 90º

Hm Hf Z+Hfi

6.544 1.853 8.397 2578 2608.39713.473 3.218 25.088 2600 2630.088

0.22 5.456 1.024 31.569 2618 2647.5694.187 0.598 36.354 2636 2666.3547.840 1.146 45.340 2643 2673.3406.575 0.941 52.856 2653 2682.856

21.883 5.250 35.530 2633 2662.53019.917 4.844 49.849 2600 2629.8499.653 1.781 61.282 2606 2636.282

1.41 7.260 1.028 69.570 2650 2679.57016.866 2.433 88.869 2677 2706.8692.178 0.310 72.057 2662 2692.0574.443 0.642 36.654 2623 2652.6545.823 0.836 43.013 2643 2673.013

22.454 3.258 30.555 2591 2620.555

pérdidas por Hazen-Williams CODO DE 90º

Hm Hf Z+Hfi

PERDIDA AL NUDO

Hc ideal para cada nudox c-r

PERDIDA AL NUDO

Hc ideal para cada nudox c-r

PERDIDA AL NUDO

Hc ideal para cada nudox c-r

Page 43: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

5.691 9.1 14.800 2585 2629.80013.473 20.1 48.397 2623 2668.397

0.22 5.456 6.4 60.249 2646 2691.2499.406 10.4 80.035 2680 2725.0357.840 7.2 95.051 2693 2738.0516.575 5.9 107.547 2708 2752.547

21.883 32.8 69.479 2666 2711.4797.284 8.6 64.269 2614 2659.2699.653 11.2 85.097 2630 2675.097

1.41 15.227 16.4 116.680 2697 2741.68016.866 15.3 148.825 2737 2781.8252.178 1.9 120.800 2711 2755.800

10.848 12.4 83.453 2669 2714.4535.823 5.3 91.116 2691 2736.116

22.454 20.4 51.469 2611 2656.469

pérdidas por Chezy - Manning - Strickler CODO DE 90º

Hm Hf Z+Hfi

21.364 0.643 22.007 2592.01 2637.00713.473 0.264 35.744 2610.74 2655.744

0.22 0.278 0.001 36.024 2622.02 2667.0240.522 0.003 36.548 2636.55 2681.5480.977 0.005 37.531 2635.53 2680.5310.819 0.004 38.354 2638.35 2683.354

21.883 0.428 44.318 2641.32 2686.3187.284 0.105 43.133 2593.13 2638.1339.653 0.140 52.926 2597.93 2642.926

1.41 15.227 0.207 68.360 2648.36 2693.36016.866 0.182 85.409 2673.41 2718.4092.178 0.023 70.561 2660.56 2705.561

10.848 0.158 47.030 2633.03 2678.0305.823 0.063 42.435 2642.43 2687.435

22.454 0.242 22.801 2582.80 2627.801

PERDIDA AL NUDO

Hc ideal para cada nudo

x c-r

Page 44: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED "A"PRIMER TANTEO PARA CADA MÉTODO

factor de friccion por Colebrook-White (newton-raphson) y pérdidas por Darcy-Weisbach

carga en el nudo

85.628 076.427 063.951 047.231 144.116 137.929 151.794 195.926 093.700 053.258 134.302 141.852 161.052 043.453 182.869 0

carga en el nudo

81.60 059.91 142.43 123.65 016.66 07.14 0

27.47 060.15 053.72 110.43 0-16.87 0-2.06 037.35 116.99 069.45 0

carga en el nudo

cumple presión

cumple presión

cumple presión

Page 45: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

75.2004 036.6028 113.7513 0-20.0351 0-33.0506 0-47.5475 0-6.4785 045.7315 129.9030 0-36.6795 0-76.8253 0-50.8004 0-9.4528 0

-31.1162 048.5314 1

carga en el nudo

67.9930 049.2560 137.9760 133.4516 134.4695 131.6459 138.6817 156.8667 152.0735 131.6395 1-3.4088 09.4389 0

36.9700 127.5655 087.1989 0

cumple presión

Page 46: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

Para un Hc=2640

NUDO CRÍTICO:

El nudo crítico es el nudo 12 en el esquema ubicado.

GRADIENTE HIDRÁULICA:nudo1

Hc= 2640Z= 2570

J*= 0.0208333333333P/s= 45L= 1200

nudo 2Hc= 2640Z= 2575

J*= 0.0090909090909P/s= 45L= 2200

nudo 3Hc= 2640Z= 2586

J*= 0.0032727272727P/s= 45L= 2750

nudo 4Hc= 2640Z= 2600

J*= -0.001492537313P/s= 45L= 3350

nudo 5Hc= 2640Z= 2598

J*= -0.000707881076P/s= 45L= 4238

nudo 6Hc= 2640Z= 2600

J*= -0.001033484911P/s= 45L= 4838

nudo 7Hc= 2640Z= 2597

J*= -0.000689655172P/s= 45L= 2900

nudo 8Hc= 2640Z= 2550

J*= 0.015P/s= 45L= 3000

nudo 9

Page 47: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

Hc= 2640Z= 2545

J*= 0.0132380195923P/s= 45L= 3777

nudo 10Hc= 2640Z= 2580

J*= 0.0031605562579P/s= 45L= 4746

nudo 11Hc= 2640Z= 2588

J*= 0.0010866190624P/s= 45L= 6442

nudo 12 NUDO CRÍTICOHc= 2640Z= 2590

J*= 0.0010004001601P/s= 45L= 4998

nudo 13Hc= 2640Z= 2586

J*= 0.0026086956522P/s= 45L= 3450

nudo 14Hc= 2640Z= 2600

J*= -0.001282051282P/s= 45L= 3900

nudo 15Hc= 2640Z= 2560

J*= 0.0064814814815P/s= 45L= 5400

Page 48: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

Para un Hc=2640

El nudo crítico es el nudo 12 en el esquema ubicado.

J*=0.001m/Km

0.0208333333333 m/Km

0.0090909090909 m/Km

0.0032727272727 m/Km

-0.001492537313 m/Km

-0.000707881076 m/Km

-0.001033484911 m/Km

-0.000689655172 m/Km

0.015 m/Km

Page 49: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

0.0132380195923 m/Km

0.0031605562579 m/Km

0.0010866190624 m/Km

NUDO CRÍTICO

0.0010004001601 m/Km

0.0026086956522 m/Km

-0.001282051282 m/Km

0.0064814814815 m/Km

Page 50: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

DESCRIPCIÓN DEL DEBER_RED "B"

1) Darcy - Weisbach (factor f con C-W)

2) Darcy - Weisbach (factor f con Swamee)

3) Hazen - Williams (Coeficiente C de tablas / fabricante)

4) Chezy - Manning - Strickler (coeficiente de fricción "n" de tablas / fabricante)

Tomando a consideración que los accesorios generaran más pérdidas, se opta por elevar 20m más la altura de cabecera para cumplir con los parámetros de diseño.

En tablas, se obtuvieron los coeficientes de pérdidas para cada accesorio y se procedio a determinar las pérdidas que estos producen en cada línea y que sumándolas a las pérdidas por longitud se determino las perdidas al nudo, el posterior procedimiento de calculo en la red es el

mismo del deber anterior.

Se determina el gradiente hidráulico para cada nudo. APROXIMANDO un valor para la altura de cabeza.Elijo como nudo crítico al nudo con gradiente más próximo a cero.Con el gradiente, el caudal en cada nudo y la longitud de cada línea, calculo el diámetro teórico por la ecuación de Darcy-Weisbach.Aproximo el diámetro teórico al diámetro comercial igual o inmediatamente superior al calculado.Con el diámetro comercial y el caudal, por aplicación de la ecuación de continuidad se calcula la velocidad con que el fluido fluirá.Con esta velocidad, el diámetro comercial y la viscosidad se determino el número de Reynolds.Ya con estos datos, se determino el factor de fricción por por Colebrook-White (método de newton-raphson).Con este farctor, se calculo las perdidas en cada nudo.Y se prosiguió con el diseño de redes ramificadas por el método de pendiente uniforme. Verificando que la Hc, designada sea la correcta.

Se sigue el mismo procedimiento que el del método anterior; donde sólo cambia la forma de calcular el factor de fricción que en este caso fue calculado por la fórmula explícita de Swamme.

En este método ya no es necesario calcular el factor de fricción ya que las pérdidas para cada nudo se determinan por la ecuación de Hazen-Williams, y donde el diámetro teórico se calcula por la ecuación despejada desde Hazen-Williams el procedimiento posterior es el mismo que en los otros dos métodos.

En este método ya no es necesario calcular el factor de fricción ya que las pérdidas para cada nudo se determinan por la ecuación de Chezy-Manning-Strikler; donde el diámetro teórico se calcula por la ecuación despejada desde la misma ecuación, el procedimiento posterior es el mismo que en los otros métodos.

Page 51: CALCULO DE REDES RAMIFICADAS

DESCRIPCIÓN DEL DEBER_RED "B"

1) Darcy - Weisbach (factor f con C-W)

2) Darcy - Weisbach (factor f con Swamee)

3) Hazen - Williams (Coeficiente C de tablas / fabricante)

4) Chezy - Manning - Strickler (coeficiente de fricción "n" de tablas / fabricante)

Tomando a consideración que los accesorios generaran más pérdidas, se opta por elevar 20m más la altura de cabecera para cumplir con los parámetros de diseño.

En tablas, se obtuvieron los coeficientes de pérdidas para cada accesorio y se procedio a determinar las pérdidas que estos producen en cada línea y que sumándolas a las pérdidas por longitud se determino las perdidas al nudo, el posterior procedimiento de calculo en la red es el

mismo del deber anterior.

Se determina el gradiente hidráulico para cada nudo. APROXIMANDO un valor para la altura de cabeza.Elijo como nudo crítico al nudo con gradiente más próximo a cero.Con el gradiente, el caudal en cada nudo y la longitud de cada línea, calculo el diámetro teórico por la ecuación de Darcy-

Aproximo el diámetro teórico al diámetro comercial igual o inmediatamente superior al calculado.Con el diámetro comercial y el caudal, por aplicación de la ecuación de continuidad se calcula la velocidad con que el fluido

Con esta velocidad, el diámetro comercial y la viscosidad se determino el número de Reynolds.Ya con estos datos, se determino el factor de fricción por por Colebrook-White (método de newton-raphson).

Y se prosiguió con el diseño de redes ramificadas por el método de pendiente uniforme. Verificando que la Hc, designada

Se sigue el mismo procedimiento que el del método anterior; donde sólo cambia la forma de calcular el factor de fricción que en este caso fue calculado por la fórmula explícita de Swamme.

En este método ya no es necesario calcular el factor de fricción ya que las pérdidas para cada nudo se determinan por la ecuación de Hazen-Williams, y donde el diámetro teórico se calcula por la ecuación despejada desde Hazen-Williams el procedimiento posterior es el mismo que en los otros dos métodos.

En este método ya no es necesario calcular el factor de fricción ya que las pérdidas para cada nudo se determinan por la ecuación de Chezy-Manning-Strikler; donde el diámetro teórico se calcula por la ecuación despejada desde la misma ecuación, el procedimiento posterior es el mismo que en los otros métodos.