Duda velocidades flujo gravitacional

[ludocivil]

Estimados foristas:

Espero puedan ayudarme con lo siguiente:

Se me pide verificar una línea de transporte gravitacional, la pendiente promedio es de un 6% y el diámetro interno de la tubería de HDPE es 591.4 mm. Verifico con Manning que esta tuberia será capaz de transportar los 3700 m3/hr pero a velocidades muy elevadas (entre 6 y 7 m/s) y aprox 55% llenado. He escuchado que en ciertos casos se puede dar hasta 4 m/s a este material, pero la velocidad que obtengo está muy por fuera del rango. No puedo disminuir la pendiente. Mi duda es si alguno de ustedes ha tenido un caso similar y qué solución puedo plantear? Cualquier comentario será bien recibido. De antemano gracias

[mccloud_1]

Estimado ludocivil aun cuando dices que tienes un diseño hidráulico, no especificas si se trata de acueducto, cloaca o drenaje lo que estas calculando.

Sin mayor información te comento que lo que se estila es colocar algún tipo de dispositivo que disipe energía en tu sistema hidráulico a manera de mantener controlada la velocidad del fluido. Este dispositivo variara según el tipo de diseño que estés realizando, acueducto, cloaca o drenaje.

La velocidad recomendad para transporte de agua esta dentro del rango de mínimo 0,6 hasta máximo 3 m/s, todo esto como bien sabes por el tema de los sedimentos y los ruidos en las tuberias poco rugosas (HDPE).

Espero puedas ampliarnos mas tu problema, para poder ayudarte mejor.

Saludos.

[ludocivil]

Gracias por responder. Como bien dices faltó especificar más.

Se transporta por gravedad una solución ácida que se ocupa en la industria minera (tiene una densidad de 1150 kg/m3) hasta una piscina en donde se acumula dicha sustancia. Será tipo acueducto. Creo que el tema del ruido no será problema, por lo que no sé si será un gran problema tener velocidades más altas.

¿Cuál dispositivo recomendarías para disminuir las velocidades en caso de que sea necesario?

Gracias nuevamente

[mccloud_1]

Para tu caso lo que tienes que hacer es variar (aumentar) el área de tu tubería para mantener controlada la velocidad en el sistema.

De la ecuacion de Flujo tienes Q=VxA

donde:
Q= es el caudal (m³/s) - Para tu caso es constante.
V= es la velocidad (m/s) - La fijas como Una Constante para tu caso.
A= es la sección de la tubería (m²) - Variable a modificar para controlar la velocidad.

No hay que buscar mas, salvo existan otras restricciones.

Saludos.

[ludocivil]

Gracias por tu respuesta.

Había pensado en usar lo que mencionas, pero tengo entendido que eso es válido para sección llena. Al tratarse este caso como flujo en canal abierto, tengo que usar la expresión de Manning, entonces al aumentar el área, si bien aumento el caudal, también aumenta la velocidad, la cual es función del "área húmeda". Y eso es lo que quiero limitar.

Avísame si estoy en un error por favor.

Saludos y gracias

[rachmaminov]

Gracias por tu respuesta.

Había pensado en usar lo que mencionas, pero tengo entendido que eso es válido para sección llena. Al tratarse este caso como flujo en canal abierto, tengo que usar la expresión de Manning, entonces al aumentar el área, si bien aumento el caudal, también aumenta la velocidad, la cual es función del "área húmeda". Y eso es lo que quiero limitar.

Avísame si estoy en un error por favor.

Saludos y gracias

Por lo que leo en el primer mensaje estas hablando de transportar un fluido por gravedad a flujo libre (55%). Las tuberias de PEHD (Polietileno de alta densidad) según sus fabricantes se pueden diseñar para trabajar hasta 10m/seg sin embargo yo no te recomiendo estas velocidades tan altas por dos motivos: la fricción del flujo me obliga a atracar (anclar) el sistema, la descarga (derrame) debe disiparse y con estas velocidades se vuelve critico este tema.
Sin embargo velocidades de 6 m/s son muy comunes en los alcantarillado donde con topografias montañosas, en mi ciudad la norma por ejemplo las contempla.

Lo que debes de chequear la disipación de la descarga (derrame). Cualquier duda con gusto.

[ludocivil]

Gracias rachmaminov, había leído que se admitían hasta 5 m/s, pero no especificaban si era posible para este material. ¿Podrías explicarme lo de disipación de la descarga? ¿Cómo la chequeo?. Si tienes algún documento que avale ese dato de velocidad te lo agradecería.

Donde tengo que presentar este proyecto, piensan que las velocidades deben ser las mismas que se usan para un sistema impulsado por bombas. Ha costado mucho convencerlos de que se admiten mayores velocidades.

Saludos y gracias de nuevo.