Gráfico del sistema
Datos del sistema
Tuberıˊa123L[m]200023002500D[m]10,601,20ϵ/D0,000150,0010,002
Resolución por el primer método
Realizando un análisis de las tuberías tendríamos
zA−hL1=hJ→zB−hL2=hJ→hJ−hL3=zC→zA−f1D1L12gv12=hJ→zB−f2D2L22gv22=hJ→hJ−f3D3L32gv32=zC→120−f1120002⋅9,81v12=80 (1)100−f20,623002⋅9,81v22=80 (2)80−f31,2025002⋅9,81v32=28 (3)
Utilizando la ecuación de Von Karman:
f1=−2log(3,7ϵ/D)
f1=0,013; f2=0,020;f3=0,023
Utilizando las ecuaciones (1), (2) y (3):
v1=5,494[m/s]v2=2,262[m/s]v3=4,614[m/s]→→→Q1=4,315[m3/s]Q2=0,640[m3/s]Q3=5,218[m3/s]
Calculamos ΔQ:
ΔQ=(Q1+Q2)−Q3=(4,315+0,640)−5,218
ΔQ=−0,263 [m3/s]
Asumiendo un valor de hJ=76 [m]
Realizando un análisis para cada tubería tendríamos:
zA−hL1=hJ→zB−hL2=hJ→hJ−hL3=zC→zA−f1D1L12gv12= hJ→zB−f2D2L22gv22= hJ→ hJ−f3D3L32gv32=zC→120−f1120002⋅9,81v12=76 100−f20,623002⋅9,81v22=76 76−f31,2025002⋅9,81v32=28 (1)(2)(3)
Utilizando la ecuación de Von Karman:
f1=0,013; f2=0,020;f3=0,023
Utilizando las ecuaciones (1), (2) y (3):
v1=5,762 [m/s]v2=2,478 [m/s]v3=4,433 [m/s] → → →Q1=4,525 [m3/s]Q2=0,701 [m3/s]Q3=5,014 [m3/s]
Calculando ΔQ:
ΔQ=(Q1+Q2)−Q3=(4,525+0,701)−5,014
ΔQ=0,212 [m3/s]
Trabajando ahora con el valor de hJ=77,785 [m]
Realizando un análisis para cada tubería tendríamos:
zA−hL1=hJ→ zA−f1D1L12gv12=hJ→120−f1120002⋅9,81v12=77,785 (1)zB−hL2=hJ→zB−f2D2L22gv22= hJ→100−f20,623002⋅9,81v22=77,785 (2)hJ−hL3=zC→ hJ−f3D3L32gv32=zC→77,785−f31,2025002⋅9,81v32=28 (3)
Utilizando la ecuación de Von Karman:
f1=0,013 ; f2=0,020 ; f3=0,023
Utilizando las ecuaciones (1), (2) y (3):
v1=5,644 [m/s] →Q1=4,433 [m3/s]v2=2,384 [m/s] →Q2=0,674 [m3/s]v3=4,515 [m/s] →Q3=5,106 [m3/s]
Calculando ΔQ:
ΔQ=(Q1+Q2)−Q3=(4,433+0,674)−5,106ΔQ=0,001 [m3/s]
Entonces los caudales buscados son:
Q1=4,433 [m3/s]Q2=0,674 [m3/s]Q3=5,106 [m3/s]
Segundo Método
Asumiendo un valor de hJ=80 [m]
Realizando un análisis para cada tubería tendríamos:
zA−hL1=hJ →zA−f1D1L12gv12=hJ →120−f1120002⋅9,81v12=80 (1)zB−hL2=hJ → zB−f2D2L22gv22= hJ →100−f20,623002⋅9,81v22=80 (2)hJ−hL3=zC →hJ−f3D3L32gv32=zC →80−f31,2025002⋅9,81v32=28 (3)
Utilizando la ecuación de Von Karman, para empezar la suposición de los factores de fricción:
f1=0,013; f2=0,020; f3=0,023
Reynolds: NRe=νvD ;Colebrook:f1=−0,86Ln(3,7ϵ/D+NRef2,51)
TABLA DE ITERACION
fsup10,0130,014v1 [m/s]5,4945,294Q1 [m3/s]4,3154,158NRe14777391,304603478,26f10,0140,014
fsup20,020v2 [m/s]2,262Q2 [m3/s]0,640NRe21180173,91f20,020
fsup20,0230,024v2 [m/s]4,6144,517Q2 [m3/s]5,2185,109NRe24814608,704713391,30f20,0240,024
Entonces, se tiene:
Utilizando las ecuaciones (1), (2) y (3):
v1=5,294 [m/s] → Q1=4,158 [m3/s]v2=2,262 [m/s] → Q2=0,640 [m3/s]v3=4,517 [m/s] → Q3=5,109 [m3/s]
Calculando ΔQ:
ΔQ=(Q1+Q2)−Q3=(4,158+0,640)−5,109ΔQ=−0,311 [m3/s]
Asumiendo un valor de hJ=76 [m]
Realizando un análisis para cada tubería tendríamos:
zA−hL1=hJ →zA−f1D1L12gv12=hJ →120−f1120002⋅9,81v12=76 (1)zB−hL2=hJ → zB−f2D2L22gv22= hJ →100−f20,623002⋅9,81v22=76 (2)hJ−hL3=zC →hJ−f3D3L32gv32=zC →76−f31,2025002⋅9,81v32=28 (3)
Utilizando la ecuación de Von Karman, para empezar la suposición de los factores de fricción:
f1=0,013; f2=0,020; f3=0,023
Reynolds: NRe=νvD ;
Colebrook:f1=−0,86Ln(3,7ϵ/D+NRef2,51)
TABLA DE ITERACION
fsup10,013v1 [m/s]5,762Q1 [m3/s]4,525NRe15010434,78f10,013
fsup20,020v2 [m/s]2,478Q2 [m3/s]0,701NRe21292869,56f20,020
fsup20,0230,024v2 [m/s]4,4334,517Q2 [m3/s]5,0145,109NRe24625739,134713391,30f20,0240,024
Utilizando las ecuaciones (1), (2) y (3):
v1=5,762 [m/s] → Q1=4,525 [m3/s]v2=2,478 [m/s] → Q2=0,701 [m3/s]v3=4,517 [m/s] → Q3=5,109 [m3/s]
Calculamos ΔQ:
ΔQ=(Q1+Q2)−Q3=(4,525+0,701)−5,109
ΔQ=0,117 [m3/s]
Trabajando ahora con el valor de hJ=77,093 [m]
Realizando un análisis para cada tubería tendríamos:
zA−hL1=hJ →zA−f1D1L12gv12=hJ →120−f1120002⋅9,81v12=77,093 (1)zB−hL2=hJ → zB−f2D2L22gv22= hJ →100−f20,623002⋅9,81v22=77,093 (2)hJ−hL3=zC →hJ−f3D3L32gv32=zC →77,093−f31,2025002⋅9,81v32=28 (3)
Utilizando la ecuación de Von Karman, para empezar la suposición de los factores de fricción:
f1=0,013; f2=0,020; f3=0,023
Reynolds: NRe=νvD ;
Colebrook:f1=−0,86Ln(3,7ϵ/D+NRef2,51)
TABLA DE ITERACION
fsup10,013v1 [m/s]5,690Q1 [m3/s]4,469NRe14947826,09f10,013
fsup20,020v2 [m/s]2,421Q2 [m3/s]0,685NRe21263130,43f20,020
fsup20,0230,024v2 [m/s]4,4834,517Q2 [m3/s]5,0705,109NRe24677913,044713391,30f20,0240,024
Calculamos ΔQ:
ΔQ=(Q1+Q2)−Q3=(4,469+0,685)−5,109ΔQ=0,045 [m3/s]
Entonces los caudales bus cados son:
Q1=4,469 [m3/s]Q2=0,685 [m3/s]Q3=5,109 [m3/s]