TUBERIAS PARALELAS
Angie Lizbeth Romero Cárdenas
Docente:
Rafael Orland Ortiz Mosquera
Hidráulica básica
Ingeniería Civil, facultad de ingeniería
Universidad Nacional de Colombia
Bogotá
Junio, 2025
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Taller tuberías paralelas paso a paso con codigo, Ejercicios de Hidráulica
Ejercicio de tuberías paralelas paso a paso
Tipo: Ejercicios
2024/2025
1 / 8
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TUBERIAS PARALELAS
Angie Lizbeth Romero Cárdenas Docente: Rafael Orland Ortiz Mosquera Hidráulica básica Ingeniería Civil, facultad de ingeniería Universidad Nacional de Colombia Bogotá Junio, 2025
Método 1: Iteración por fricción
Suponemos f iniciales (en este caso las que nos da el problema) 𝑓1 = 0.020 𝑓2 = 0.025 𝑓3 = 0. Se realizó un código en Python con el fin de optimizar el proceso de iteración por fricción en sistemas de tuberías en paralelo, evitando el procedimiento manual repetitivo propuesto en la guía. El código sigue paso a paso la metodología indicada: primero asume valores iniciales del factor de fricción f para cada tubería y calcula el coeficiente de pérdida Ci. A partir de este, se despejan los caudales Qi suponiendo una pérdida de carga arbitraria, y luego se ajustan proporcionalmente para que su suma sea igual al caudal total del sistema. Posteriormente, se calculan las velocidades, los números de Reynolds y se obtienen nuevos valores de f aplicando la fórmula de Swamee–Jain para flujo turbulento. Este procedimiento se repite automáticamente hasta que los valores de f convergen dentro de una tolerancia establecida. En cada iteración se verifica la continuidad del caudal y se imprime el estado del sistema, mostrando el avance del proceso. Así, el código permite obtener de forma eficiente y precisa los caudales y factores de fricción finales sin depender de iteraciones manuales. Resultados: ● 600 L/min
Podemos ver que la relación es la misma lo que nos permite concluir que lo visto en clase se cumple independiente del caudal la relación entre canales de las tuberías y total se mantiene
Método 2, Calculo por caudales.
El código desarrollado implementa el método de caudales para tuberías en paralelo siguiendo la metodología planteada por el profesor y representada en la guía. Inicialmente, se asumen valores para los tres caudales Q₁, Q₂ y Q₃, de forma que su suma sea igual al caudal total QT. Con estos valores, el código calcula las pérdidas de energía en cada tramo utilizando la fórmula de Darcy–Weisbach expresada como h_f = Cᵢ · Qᵢ², donde Cᵢ depende de las propiedades geométricas e hidráulicas de cada tubería. Luego se verifica si se cumple la conservación de energía, es decir, que las pérdidas de carga sean iguales en todas las tuberías. Si no se cumple, el código determina la relación entre los caudales a partir de los coeficientes Cᵢ, y ajusta los valores de Qᵢ mediante una corrección proporcional que mantiene esa relación, pero fuerza la continuidad del caudal total. A diferencia del enfoque teórico donde todos los caudales se expresan en función de Q₁ para hacer un despeje simbólico, en este código se utiliza un método numérico (fsolve) que ajusta directamente Q₁ y Q₂ hasta que se igualan las pérdidas, resolviendo el sistema sin necesidad de desarrollar expresiones en función de un solo caudal. Esto hace que el código sea más directo y evita operaciones algebraicas largas, manteniendo la validez del procedimiento.
Resultados ● 600 l/min ● 900 L/min
Caudal 900 L/min Tubería Q – Fricción [L/min] Q – Caudales [L/min] Dif. absoluta [L/min] Dif. relativa [%] Err. total [%] 1 197.64 214.38 16.74 8.47 % 1.86 % 2 463.15 436.30 26.85 5.80 % 2.98 % 3 239.21 249.32 10.11 4.23 % 1.12 % Total 900.00 900.00 — — 5.96 % Como estudiante de Ingeniería Civil, es fundamental elegir métodos que se ajusten tanto al nivel de precisión requerido como a la viabilidad práctica del análisis. El método por iteración del factor de fricción (método 1) resulta más riguroso y representativo de las condiciones reales del flujo, ya que permite recalcular el valor del coeficiente de fricción f en cada tubería con base en el número de Reynolds y la rugosidad relativa. Esto es especialmente importante cuando se trabaja con fluidos en régimen turbulento o con materiales de distintas rugosidades, como ocurre frecuentemente en proyectos reales de redes hidráulicas. Por otro lado, el método por caudales (método 2) es más rápido y directo, ideal para estimaciones preliminares o cuando se tiene certeza de que los valores de f no cambiarán significativamente (por ejemplo, en condiciones estables y conocidas). Además, el método 2 puede ser útil para validaciones rápidas en obra o para comparar configuraciones sin necesidad de cálculos iterativos extensos. Al analizar los resultados obtenidos para ambos métodos en los escenarios de 600 L/min y 900 L/min, se observa que los caudales individuales presentan diferencias pequeñas entre el método por fricción y el método por caudales. La diferencia relativa por tubería se mantiene constante en ambos casos, con un máximo de 8.47 % en la tubería 1, lo cual indica que las proporciones entre caudales no se ven afectadas por el valor absoluto del caudal total. Además, al calcular el error total relativo con respecto al caudal total del sistema, se obtiene un valor de aproximadamente 5.96 % en ambos escenarios. Este valor es ingenierilmente aceptable, ya que en la mayoría de las aplicaciones prácticas dicho error puede considerarse despreciable o tolerable, especialmente en etapas preliminares de diseño o cuando se trabaja con datos de entrada estimados. Esto confirma que ambos métodos entregan soluciones válidas, coherentes y útiles, siendo la principal diferencia el nivel de precisión hidráulica que se desea alcanzar.
Enlace a los codigos Programados: Tuberías Paralelas