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Calculo de presiones en una tubería PN10 de polietileno de alta densidad, Apuntes de Física

Documento que presenta el proceso de calculo de las presiones máximas y mínimas que se presentan en una tubería pn10 de polietileno de alta densidad durante el cierre rápido o brusco de las válvulas. Se incluyen tablas con las longitudes de desdoble de la tubería, especificaciones de la misma, datos obtenidos hasta el kilómetro k1 y recomendaciones para evitar sobrepresiones y depresiones en el sistema.

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 01/10/2020

juan-abud
juan-abud 🇨🇴

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En este punto es necesario verificar si las tuberías seleccionadas en el anterior proyecto tenían la
capacidad de soportar los efectos de golpe de ariete el momento del cerrado rápido o lento de las
válvulas, para esto se calculó se realizaron los correspondientes cálculos para determinar las
sobrepresiones y depresiones que se presenten en la tubería. Retomando las consideraciones
anteriores para una tubería PN10 de polietileno de alta densidad
Tabla 1: longitudes de desdoble de la tubería y sus pérdidas por longitud
Como se puede observar, se tubo anteriormente que desdoblar la tubería para llegar a 10mca
pedidos como mínimo en la PTAP, partiendo de esto se realizó en dimensionamiento de las
sobrepresiones para las situaciones más críticas, en este caso tomando la tubería de diámetro
inferior.
Tabla 2: especificaciones de la tubería PN10
Cabe resaltar que los siguientes cálculos se realizaron para un cierre rápido o brusco, con el fin de
simular las condiciones más desfavorables en el sistema. Con esto se calcularon las
correspondientes velocidades tomando según las especificaciones del RAS el QMD para los canales
de aducción en nuestro caso fue de 94l/s. el tiempo de cierre critico obtenido fue de 45.6seg.
Como se puede observar se tienen los datos correspondientes hasta el K1, se calcularon las
presiones máximas y mínimas, ahora solo faltaría comprobar si estas presiones no exceden la
longitud (m) perdidas (m)
l inferior (m) 4350 4.38856648
l superior (m) 5050 1.669455079
PN 10
P(mca) 102
D INF nominal (mm) 355
d Sup nominal (mm) 400
Abscisa distancia cota longitud tramo hf suma hf Hm
P/
ρ (m)
delta z pmax pmin hmax h min
K0+000 0 102.67 0 0.0000 0 102.67 - 10.0 10.00 10 112.67 112.67
K0+050 50 99.52 50 0.0948 0.0948 102.58 3.06 13.2 13.29 13.0145745 112.81 112.534574
K0+100 100 97.04 50 0.0948 0.1895 102.48 5.44 15.6 15.90 15.3591489 112.94 112.399149
K0+150 150 95.19 50 0.0948 0.2843 102.39 7.20 17.5 17.89 17.0737234 113.08 112.263723
K0+200 200 93.18 50 0.0948 0.3791 102.29 9.11 19.5 20.03 18.9482979 113.21 112.128298
K0+250 250 91.17 50 0.0948 0.4739 102.20 11.03 21.5 22.18 20.8228723 113.35 111.992872
K0+300 300 90.01 50 0.0948 0.5686 102.10 12.09 22.7 23.47 21.8474468 113.48 111.857447
K0+350 350 88.7 50 0.0948 0.6634 102.01 13.31 24.0 24.92 23.0220213 113.62 111.722021
K0+400 400 88.07 50 0.0948 0.7582 101.91 13.84 24.6 25.68 23.5165957 113.75 111.586596
K0+450 450 86.4 50 0.0948 0.8530 101.82 15.42 26.3 27.49 25.0511702 113.89 111.45117
K0+500 500 84.82 50 0.0948 0.9477 101.72 16.90 27.9 29.20 26.4957447 114.02 111.315745
K0+550 550 82.83 50 0.0948 1.0425 101.63 18.80 29.8 31.33 28.3503191 114.16 111.180319
K0+600 600 83.26 50 0.0948 1.1373 101.53 18.27 29.4 31.04 27.7848936 114.30 111.044894
K0+650 650 81.12 50 0.0948 1.2321 101.44 20.32 31.6 33.31 29.7894681 114.43 110.909468
K0+700 700 79.26 50 0.0948 1.3268 101.34 22.08 33.4 35.31 31.5140426 114.57 110.774043
K0+750 750 78.02 50 0.0948 1.4216 101.25 23.23 34.7 36.68 32.618617 114.70 110.638617
K0+800 800 77.47 50 0.0948 1.5164 101.15 23.68 35.2 37.37 33.0331915 114.84 110.503191
K0+850 850 78.32 50 0.0948 1.6112 101.06 22.74 34.4 36.65 32.047766 114.97 110.367766
K0+900 900 74.28 50 0.0948 1.7059 100.96 26.68 38.4 40.83 35.9523404 115.11 110.23234
K0+950 950 73.82 50 0.0948 1.8007 100.87 27.05 38.9 41.42 36.2769149 115.24 110.096915
K1+000 1000 74.39 50 0.0948 1.8955 100.77 26.38 38.3 40.99 35.5714894 115.38 109.961489
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¡Descarga Calculo de presiones en una tubería PN10 de polietileno de alta densidad y más Apuntes en PDF de Física solo en Docsity!

En este punto es necesario verificar si las tuberías seleccionadas en el anterior proyecto tenían la

capacidad de soportar los efectos de golpe de ariete el momento del cerrado rápido o lento de las

válvulas, para esto se calculó se realizaron los correspondientes cálculos para determinar las

sobrepresiones y depresiones que se presenten en la tubería. Retomando las consideraciones

anteriores para una tubería PN10 de polietileno de alta densidad

Tabla 1: longitudes de desdoble de la tubería y sus pérdidas por longitud

Como se puede observar, se tubo anteriormente que desdoblar la tubería para llegar a 10mca

pedidos como mínimo en la PTAP, partiendo de esto se realizó en dimensionamiento de las

sobrepresiones para las situaciones más críticas, en este caso tomando la tubería de diámetro

inferior.

Tabla 2: especificaciones de la tubería PN

Cabe resaltar que los siguientes cálculos se realizaron para un cierre rápido o brusco, con el fin de

simular las condiciones más desfavorables en el sistema. Con esto se calcularon las

correspondientes velocidades tomando según las especificaciones del RAS el QMD para los canales

de aducción en nuestro caso fue de 94l/s. el tiempo de cierre critico obtenido fue de 45.6seg.

Como se puede observar se tienen los datos correspondientes hasta el K1, se calcularon las

presiones máximas y mínimas, ahora solo faltaría comprobar si estas presiones no exceden la

longitud (m) perdidas (m)

l inferior (m) 4350 4.

l superior (m) 5050 1.

PN 10

P(mca) 102

D INF nominal (mm) 355

d Sup nominal (mm) 400

Abscisa distancia cota longitud tramo hf suma hf Hm P/ρ (m) delta z pmax pmin hmax h min K0+000 0 102.67 0 0.0000 0 102.67 - 10.0 10.00 10 112.67 112. K0+050 50 99.52 50 0.0948 0.0948 102.58 3.06 13.2 13.29 13.0145745 112.81 112. K0+100 100 97.04 50 0.0948 0.1895 102.48 5.44 15.6 15.90 15.3591489 112.94 112. K0+150 150 95.19 50 0.0948 0.2843 102.39 7.20 17.5 17.89 17.0737234 113.08 112. K0+200 200 93.18 50 0.0948 0.3791 102.29 9.11 19.5 20.03 18.9482979 113.21 112. K0+250 250 91.17 50 0.0948 0.4739 102.20 11.03 21.5 22.18 20.8228723 113.35 111. K0+300 300 90.01 50 0.0948 0.5686 102.10 12.09 22.7 23.47 21.8474468 113.48 111. K0+350 350 88.7 50 0.0948 0.6634 102.01 13.31 24.0 24.92 23.0220213 113.62 111. K0+400 400 88.07 50 0.0948 0.7582 101.91 13.84 24.6 25.68 23.5165957 113.75 111. K0+450 450 86.4 50 0.0948 0.8530 101.82 15.42 26.3 27.49 25.0511702 113.89 111. K0+500 500 84.82 50 0.0948 0.9477 101.72 16.90 27.9 29.20 26.4957447 114.02 111. K0+550 550 82.83 50 0.0948 1.0425 101.63 18.80 29.8 31.33 28.3503191 114.16 111. K0+600 600 83.26 50 0.0948 1.1373 101.53 18.27 29.4 31.04 27.7848936 114.30 111. K0+650 650 81.12 50 0.0948 1.2321 101.44 20.32 31.6 33.31 29.7894681 114.43 110. K0+700 700 79.26 50 0.0948 1.3268 101.34 22.08 33.4 35.31 31.5140426 114.57 110. K0+750 750 78.02 50 0.0948 1.4216 101.25 23.23 34.7 36.68 32.618617 114.70 110. K0+800 800 77.47 50 0.0948 1.5164 101.15 23.68 35.2 37.37 33.0331915 114.84 110. K0+850 850 78.32 50 0.0948 1.6112 101.06 22.74 34.4 36.65 32.047766 114.97 110. K0+900 900 74.28 50 0.0948 1.7059 100.96 26.68 38.4 40.83 35.9523404 115.11 110. K0+950 950 73.82 50 0.0948 1.8007 100.87 27.05 38.9 41.42 36.2769149 115.24 110. K1+000 1000 74.39 50 0.0948 1.8955 100.77 26.38 38.3 40.99 35.5714894 115.38 109.

presión nominal de la tubería antes mencionada (ver tabla 2). Nos remitimos al último kilómetro de

tubería.

Como se puede observar, en cuadro verde es la presión mínima que debe llegar a la PTAP ,

verificamos que si se siga cumpliendo con este suministro , ahora el problema radica en el cuadro

amarillo que corresponde a la sobrepresión máxima en todo el sistema , esta presión de 106.09 es un

poco superior a la máxima que permite la tubería entregada por el fabricante , ahora bien esto no

representaría que se tenga que cambiar toda la tubería , este es el caso más crítico y para eso se

pueden optar por dar recomendaciones o hacer la instalación de algún dispositivo de protección.

Se instalará un tanque hidroneumático en el K8+000 ya que en esta zona es donde se presentan las

máximas sobrepresiones. Este sistema de protección se instalará con el fin que durante el

sobreprecio se comprima la bolsa de aire admitiendo de manera gradual el caudal y en caso

contrario se expanda la bolsa de aire cuando se presenten depresiones. Con respecto a estas últimas

la red parece tener no tener problemas puesto que la HMin se encuentra por encima de la línea del

terreno, y está por arriba de la presión de vacío. como se observa en la siguiente figura.

K8+400 8400 30.55 50 0.1725 21.1292 81.54 50.99 82.1 104.87 59.3685106 135.42 89.

K8+450 8450 30.68 50 0.1725 21.3017 81.37 50.69 82.0 104.88 59.1030851 135.56 89.

K8+500 8500 30.97 50 0.1725 21.4742 81.20 50.23 81.7 104.72 58.6776596 135.69 89.

K8+550 8550 30.89 50 0.1725 21.6467 81.02 50.13 81.8 104.94 58.622234 135.83 89.

K8+600 8600 30.7 50 0.1725 21.8192 80.85 50.15 82.0 105.26 58.6768085 135.96 89.

K8+650 8650 30.5 50 0.1725 21.9917 80.68 50.18 82.2 105.60 58.741383 136.10 89.

K8+700 8700 30.5 50 0.1725 22.1642 80.51 50.01 82.2 105.73 58.6059574 136.23 89.

K8+750 8750 30.59 50 0.1725 22.3367 80.33 49.74 82.1 105.78 58.3805319 136.37 88.

K8+800 8800 30.78 50 0.1725 22.5092 80.16 49.38 81.9 105.72 58.0551064 136.50 88.

K8+850 8850 31.27 50 0.1725 22.6816 79.99 48.72 81.4 105.37 57.4296809 136.64 88.

K8+900 8900 31.66 50 0.1725 22.8541 79.82 48.16 81.0 105.12 56.9042553 136.78 88.

K8+950 8950 32.15 50 0.1725 23.0266 79.64 47.49 80.5 104.76 56.2788298 136.91 88.

K9+000 9000 32.98 50 0.1725 23.1991 79.47 46.49 79.7 104.07 55.3134043 137.05 88.

K9+050 9050 34.44 50 0.1725 23.3716 79.30 44.86 78.2 102.74 53.7179787 137.18 88.

K9+100 9100 35.51 50 0.1725 23.5441 79.13 43.62 77.2 101.81 52.5125532 137.32 88.

K9+150 9150 34.93 50 0.1725 23.7166 78.95 44.02 77.7 102.52 52.9571277 137.45 87.

K9+200 9200 33.71 50 0.1725 23.8891 78.78 45.07 79.0 103.88 54.0417021 137.59 87.

K9+250 9250 33.69 50 0.1725 24.0616 78.61 44.92 79.0 104.03 53.9262766 137.72 87.

K9+300 9300 31.77 50 0.1725 24.2341 78.44 46.67 80.9 106.09 55.7108511 137.86 87.

K9+350 9350 49.99 50 0.1725 24.4066 78.26 28.27 62.7 88.00 37.3554255 137.99 87.

K9+400 9400 68.1 50 0.1725 24.5791 78.09 10 44.6 70.03 19.11 138.13 87.