MNIRH_TP5

7/17/2019 MNIRH_TP5

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UNIVERSIDAD NACIONAL

AGRARIA LA MOLINA

SEMESTRE : 2015 – I

DOCENTE : Ing. Jose Arapa

ALUMNO : Aguedo Tahua Robert Henry.

CURSO : Métodos numéricos en ingeniería

de recursos hídricos.

TEMA : Hidráulica de tuberías – calculo y

análisis de redes.

CODIGO : 20150824

ESCUELA DE POSTGRADO

MAESTRIA EN RECURSOS HIDRICOS

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Maestría en recursos Hídricos - Universidad Nacional Agraria la Molina

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Índice

I. MATLAB. .................................................................................................................................. 3

1.1. Ejemplo 4.3. Calculo el diámetro que debe tener una tubería nueva, de cemento enlucido(K=0.0004 m) para conducir 2 m3/s. la viscosidad del agua es de 1.2 x 10-6 m2/s. la longitud

de la tubería dela tubería es de 1000 m. la perdida de carga admisible. Es de 25 m. ............. 3

1.2. Ejemplo 4.4. Que presión se requiere impulsar 20 lps a lo largo de una tubería lisa,

horizontal, de 2” de diámetro. La longitud del tramo es 300 m. la viscosidad de agua es de 10-6 m2/s. ............................................................................................................................................. 4

1.3. Ejemplo 4.5. Calculo el gasto sistema mostrado en la figura. La viscosidad del agua es

1.2x10-6 m2/s. la tubería es lisa. Considerar únicamente las pérdidas de carga continuas. El

diámetro de ls tubería de descarga es de 2 cm. ........................................................................... 5

II. EXCEL. .................................................................................................................................. 6

2.1. Ejemplo 4.3. Calculo el diámetro que debe tener una tubería nueva, de cemento enlucido

(K=0.0004 m) para conducir 2 m3/s. la viscosidad del agua es de 1.2 x 10^-6 m2/s. la longitud

de la tubería de la tubería es de 1000 m. la perdida de carga admisible. Es de 25 m. ............ 6


horizontal, de 2” de diámetro. La longitud del tramo es 300 m. la viscosidad de agua es de 10

-6 m2/s. ........................................................................................................................................... 7



diámetro de la tubería de descarga es de 2 cm. .......................................................................... 8

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I. MATLAB.

1.1.

Ejemplo 4.3. Calculo el diámetro que debe tener una tubería nueva, de cemento enlucido

(K=0.0004 m) para conducir 2 m3/s. la viscosidad del agua es de 1.2 x 10-6 m2/s. la longitud

de la tubería dela tubería es de 1000 m. la perdida de carga admisible. Es de 25 m.

clc;clear;format short, format compact %ASIGNAR EL VALOR f hasta igualarse. f=0.0171; %coeficiente de Darcy - weisbach %DATOS DE ENTRADA H=25;%perdida de carga g=9.81; %aceleracion de la gravedad Ks=0.0004; %Rugosidad absoluta PVC Q=2; %Caudal L=1000;%Longitud v=1.2e-6;%Viscosidad cinematica %CALCULOS PRELIMIARES S=H/L;%pendiente d=(0.0827*f*Q^2/S)^(1/5); x=1/sqrt(f); A=pi*d^2/4;%Area de tuberia V=Q/A; %velocidad flujo Re=V*d/v; %Número de reynodls i=1;tol=0.0001;err=100; while err>=tol fx=-2*log10(Ks/(3.71*d)+2.51*x/Re)-x; dfx=-(2/log(10))*((2.51/Re)/(Ks/(3.71*d)+2.51*x/Re))-1; x1=x; x=x-fx/dfx; err=abs((x-x1)/x*100); T(i)=i;X1(i)=x1;F(i)=fx;DF(i)=dfx;Err(i)=err;

i=i+1; end TABLA=[T' X1' F' DF' Err'] f1=(1/x)^2; [f f1 d] disp(' f f d')

TABLA =

1.0000 7.6472 -0.0100 -1.0050 0.1306

2.0000 7.6372 0.0000 -1.0050 0.0000

ans =

0.0171 0.0171 0.7429f f d

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horizontal, de 2” de diámetro. La longitud del tramo es 300 m. la viscosidad de agua es de

10 -6 m2/s.

clc;clear;format short, format compact %ASIGNAR EL VALOR f hasta igualarse. f=0.0136; %coeficiente de Darcy - weisbach %DATOS DE ENTRADA d=2*2.54/100; %Diametro tuberia Ks=1.5e-6; %Rugosidad absoluta PVC Q=20e-3; %Caudal g=9.81;%Aceleracion de la gravedad v=1e-6;%Viscosidad cinematica L=300;%longitud %CALCULOS PRELIMIARES x=1/sqrt(f); A=pi*d^2/4;%Area de tuberia

V=Q/A; %velocidad flujo Re=V*d/v; %Número de reynodls i=1;tol=0.0001;err=100; while err>=tol fx=-2*log10(Ks/(3.71*d)+2.51*x/Re)-x; dfx=-(2/log(10))*((2.51/Re)/(Ks/(3.71*d)+2.51*x/Re))-1; x1=x; x=x-fx/dfx; err=abs((x-x1)/x*100); T(i)=i;X1(i)=x1;F(i)=fx;DF(i)=dfx;Err(i)=err; i=i+1; end TABLA=[T' X1' F' DF' Err']

f1=(1/x)^2; hf=f1*L*V^2/(2*g*d); [f f1 hf] disp(' f f hf')

TABLA =

1.0000 8.5749 0.0117 -1.0855 0.1257

2.0000 8.5857 0.0000 -1.0854 0.0000

ans =

0.0136 0.0136 397.5855f f hf

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diámetro de ls tubería de descarga es de 2 cm.

clc;clear;format short, format compact %ASIGNAR EL VALOR f hasta igualarse. f=0.0186; %coeficiente de Darcy - weisbach %DATOS DE ENTRADA hf=5;%Perdida de carga continua d=2/100; %Diametro tuberia Ks=0; %Rugosidad absoluta PVC g=9.81;%Aceleracion de la gravedad v=1.2e-6;%Viscosidad cinematica L=4;%longitud %CALCULOS PRELIMIARES x=1/sqrt(f); A=pi*d^2/4;%Area de tuberia V=((2*g*d*hf)/(f*L))^0.5; %velocidad flujo Re=V*d/v; %Número de reynodls i=1;tol=0.0001;err=100; while err>=tol fx=-2*log10(Ks/(3.71*d)+2.51*x/Re)-x; dfx=-(2/log(10))*((2.51/Re)/(Ks/(3.71*d)+2.51*x/Re))-1; x1=x; x=x-fx/dfx; err=abs((x-x1)/x*100); T(i)=i;X1(i)=x1;F(i)=fx;DF(i)=dfx;Err(i)=err; i=i+1; end

TABLA=[T' X1' F' DF' Err'] f1=(1/x)^2;

Q=V*A; [f f1 Q] disp(' f f Q')

TABLA =

1.0000 7.3324 0.0026 -1.1185 0.0321

2.0000 7.3347 0.0000 -1.1184 0.0000

ans =

0.0186 0.0186 0.0016f f Q

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II. EXCEL.

2.1.

Ejemplo 4.3. Calculo el diámetro que debe tener una tubería nueva, de cemento enlucido

(K=0.0004 m) para conducir 2 m3/s. la viscosidad del agua es de 1.2 x 10^-6 m2/s. la

longitud de la tubería de la tubería es de 1000 m. la perdida de carga admisible. Es de 25

m.

Solución

Perdida de carga. H = 25 m

Aceleración de la gravedad. g = 9.81 m2/s

Caudal. Q = 2 m3/s

Longitud. L = 1000 m

Viscosidad cinemática. v = 1.20E-06 m2/s

Rugosidad del material. Ks = 0.0004 mCoeficiente de Darcy - Weisbach. f = 0.0171

Pendiente S = 0.025

Diámetro

D= 0.74 m

Área. A= 0.433 m2

Velocidad del flujo V = 4.614 m/sNúmero de Reynolds.

Re = 2.86E+06

i xi f(xi) F'(xi) xi+1 er

1 7.647191129 -0.0100270 -1.01E+00 7.63721432 0.130634

2 7.637214317 0.0000000 -1.01E+00 7.63721432 0.000000

X = 7.637

f = 1/x^2 f = 0.0171

D = 0.74 m

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horizontal, de 2” de diámetro. La longitud del tramo es 300 m. la viscosidad de agua es de

10 -6 m2/s.

Solución

Diámetro tubería d = 0.0508 m


Caudal. Q = 0.02 m3/s

Longitud. L = 300 m

Viscosidad cinemática. v = 1.00E-06 m2/s

Rugosidad del material. Ks = 1.50E-06 mCoeficiente de Darcy -

Weisbach. f = 0.0136

Área. A= 0.002 m2

Velocidad del flujo V = 9.868 m/s

Número de Reynolds. Re = 5.01E+05


1 8.574929257 0.0117114 -1.09E+00 8.59E+00 0.125667

2 8.59E+00 0.0000005 -1.09E+00 8.58571914 0.000005

3 8.59E+00 0.0000000 -1.09E+00 8.58571914 -

X = 8.586

f = 1/x^2 f = 0.0136

hf = f * L * V^2 / (2 * g * d) hf = 397.59 m

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2.3. Ejemplo 4.5. Calculo el gasto sistema mostrado en la figura. La viscosidad del agua

es 1.2x10-6 m2/s. la tubería es lisa. Considerar únicamente las pérdidas de carga

continuas. El diámetro de la tubería de descarga es de 2 cm.

Solución

Diametro tuberia d = 0.02 m


Perdida de carga por dif. Cota. hf = 5 m

Longitud. L = 4 m

Viscosidad cinematica. v = 1.20E-06 m2/s

Rugosidad del material. Ks = 0 mCoeficiente de Darcy -

Weisbach. f = 0.0186

Area. A= 0.000314 m2

Velocidad del flujo V = 5.135 m/s

Número de Reynolds. Re = 8.56E+04


1 7.332355751 0.0026333 -1.12E+00 7.33E+00 0.032100

2 7.33E+00 0.0000000 -1.12E+00 7.3347102 0.000001

3 7.33E+00 0.0000000 -1.12E+00 7.3347102 -

X = 7.335

f = 1/x^2 f = 0.0186

Q = V*A Q = 0.00161 m

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