Gasotécnia Génesis Cardozo C.I. 23.861.009

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria,
Ciencia y Tecnología
Instituto Universitario Politécnico ‘‘Santiago Mariño’’
Extensión Maracaibo
Escuela: Ingeniería en Petróleo
FLUJO EN TUBERÍAS
Autor(a):
Génesis Cardozo
C.I. 23.861.009
Maracaibo, Edo. Zulia, Marzo del 2018

2. 2
INDICE GENERAL
Índice General……………………………………………………………………………………2
Introducción………………………………………………………………………………………3
Desarrollo…………………………………………………………………………………………3
1. Ecuación de Weymounth para flujo de Gas en Tuberías……………………….…..4
2. Diámetro equivalente de tuberías…………………………………………………...…4
3. Distribución de flujo en tuberías…………………..…………………………………..4
4. Corrección por súper comprensibilidad...………………………………………...…...5
5. Procedimientos de cálculo de la presión promedio en tuberías…………………....5
6. Corrección por diferencias de niveles…………………………………………………6
7. La ecuación de Panhandle: Diámetro equivalente. Distribución de flujo. Longitud
equivalente. Calculo de fases…………………………………………………………..6
Conclusión………………………………………………………………………………………..8
Referencias Bibliográficas………………………………………………………………………9

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INTRODUCCION
La Mecánica de Fluidos comprende una amplia gama de problemas,
principalmente en las obras e instalaciones hidráulicas (tuberías, canales, presas, entre
otros.) y en las turbo máquinas hidráulicas (bombas y turbinas). El hombre ha ido
adquiriendo y mejorando el legado de sus antecesores, perfeccionando sus técnicas, y
acrecentando así cada vez más su demanda por conseguir una mejor calidad de vida.
Fue así, como surgieron los tubos, quienes, organizados en sistemas, perduran en
el tiempo como el medio de transporte de fluidos. 1
La elección de una tubería es una actividad muy compleja que depende de
los materiales de construcción, espesor de la pared del tubo, cargas y tipo de
instalación. El diseño de una tubería se basa en ciertas normas de diseños
estandarizadas, investigadores, ingenieros de proyectos e ingenieros de campo en
áreas de aplicación específicas
Las discrepancias de estas normas se relacionan con las condiciones de diseño,
el cálculo de los esfuerzos y los factores admisibles. Es importante destacar también,
los principios fundamentales del mantenimiento de tuberías, punto más importante a
tener en cuenta en cualquier proceso industrial. 2

4. 4
DESARROLLO
1. Ecuación de Weymounth para flujo de Gas en Tuberías.
Es usada para presiones altas, altos flujos de gas, y diámetros grandes en el
sistema. Esta ecuación calcula directamente el flujo de gas a través de la tubería.
𝑄 = 433.5𝐸 (
𝑇𝑏
𝑃𝑏
) (
𝑃1
2
− 𝑒5
𝑃2
2
𝐺𝑇𝑓 𝐿 𝑒 𝑍
)
0,5
𝐷2.667
; 𝐹 = 11.18(𝐷)1/6
Donde, Q es la tasa de flujo, Tb es la temperatura base, Pb es la presión base,
P1 es la presión de entrada al sistema, P2 es la presión de salida del sistema, Z es el
factor de compresibilidad, Tf la temperatura promedio del gas, L es la longitud de las
tuberías, F es el coeficiente de fricción, G es la gravedad específica, y finalmente, e es
el diámetro interno.
2. Diámetro equivalente de tuberías.
Cuando un fluido fluye por un conducto que tiene sección diferente a la circular,
tal como un anulo, es conveniente expresar los coeficientes de transferencia de calor y
factores de fricción mediante los mismos tipos de ecuación y curvas usadas para
tuberías y tubos. Para permitir este tipo de representación para la transferencia de calor
en ánulos, se ha encontrado ventajoso emplear un diámetro equivalente, D. El diámetro
equivalente es cuatro veces el radio hidráulico, y el radio hidráulico es, a su vez, el radio
de un tubo equivalente a la sección del anulo.
𝐷𝑒 = 4𝜋ℎ =
4 × á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜
𝑃𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜
=
(4𝜋)(𝐷2
2
− 𝐷1
2
)
4𝜋𝐷1
=
𝐷2
2
− 𝐷1
2
𝐷1
Es importante notar que la capacidad de flujo equivalente no está determinada
por la relación de áreas de la sección de tuberías éste error se comete a menudo entre
aquellos que diseñan tuberías otras facilidades. El método no tomaría en cuenta el
aumento de la fricción en los conductos de menor diámetro.
3. Distribución de flujo en tuberías.
En este caso disponemos de las presiones en varias secciones de la tubería y
conocemos todas las características sobre las tuberías usadas. Además conocemos el

5. 5
flujo transportado por la tubería principal o alimentador. Nuestra misión será averiguar el
caudal en cada uno de los ramales teniendo en consideración que las pérdidas en cada
una deben ser similares.
∀1
′
= (
𝐷1
2
𝐷1
2
− 𝐷2
2
+ 𝐷3
2) ∀
En donde Di son los diámetros de las tuberías. La cantidad de sumandos
varía según cuantas tuberías en paralelo existan.
4. Corrección por súper comprensibilidad.
El efecto de la compresibilidad deberá compensarse adecuadamente al calcular
tuberías de gas, de tal manera, que se puede predecir con exactitud. Existen
argumentos acerca del mejor método de aplicar el factor Z. Al
desarrollar la forma general de las diferentes ecuaciones de flujo, así como en una
ecuación donde se aplica la ley para los gases reales:
𝑝𝑉 = 𝑍𝑛𝑅𝑇
Se convierte en:
(
𝑃
𝑍
) 𝑣 = 𝑛𝑅𝑇
En donde Z es el factor de compresibilidad y es una cantidad adimensional.
5. Procedimientos de cálculo de la presión promedio en tuberías.
Para inventariar el gas en grandes tuberías, donde está una diferencia substancial en
las presiones terminales con determinadas condiciones de flujo, debería emplearse una
verdadera presión promedio. Se han hecho investigaciones en tuberías largas, cerrando
simultánea las válvulas hasta obtener presiones constantes en ambos extremos. Al
igual las presiones, la siguiente relación para calcular la presión promedio se considera
aplicable.
𝑃𝑃 =
2
3
(𝑃1 + 𝑃2 −
𝑃1 𝑃2
𝑃1 + 𝑃2
)

6. 6
6. Corrección por diferencias de niveles.
La ecuación general de flujo de gases ha sido corregida por diferencias de nivel y
presentada en la siguiente forma:
𝜗 𝐶𝑁 = (155,1) [
𝑇𝐶𝐸
𝑃𝐶𝐸
] 𝑥𝐷2,50
[
𝑃1
2
− 𝑃2
2
− 𝐶 𝑛
𝛾𝑥𝑇𝑝 𝑥𝑍 𝑝 𝑥𝐿
]
0,50
El término de presión puede asimilarse a la función (P/Z)2, aplicado a
los extremos de la tubería, y debe ser leído directamente en las tablas de presión. Si la
corrección por diferencia de nivel se aplicara directamente a la ecuación Weymouth,
ésta quedaría representa en la forma:
𝜗 𝐶𝑁 = 𝐶 𝑤 𝐷8/3
[
𝑃1
2
− 𝑃2
2
− 𝐶 𝑛
𝐿
]
0,50
7. La ecuación de Panhandle: Diámetro equivalente. Distribución de flujo.
Longitud equivalente. Calculo de fases.
Tal como se ha explicado en el caso de la ecuación Weymouth, la ecuación
Panhandle ecuación se ha considerado una de las formulas que mayor usa ha tenido
en la industria del gas natural, para el diseño de tuberías. A
diferencia de la ecuación de Weymouth, la de Panhandle se emplea para diseños de
tuberías de alta presión y gran diámetro, donde la tasa de flujo puede variar
notablemente. El factor de fricción (f) para la ecuación Panhandle puede expresarse en
función del número de Reynolds en virtud de la siguiente relación empírica:
√
1
𝑓
= (16,49)𝑅𝑒0,01961
Cuando se usa la ecuación de Panhandle la determinación de tuberías
equivalentes y todas las consideraciones que se han planteado en el caso de la
ecuación de Weymouth cambian ligeramente y deben ser adaptadas. Para calcular el
número de tuberías pequeñas capaces de conducir un cierto flujo en las mismas
condiciones (presión, longitud y temperatura) que una tubería de mayor diámetro, una
nueva expresión de los diámetros dará el resultado solicitado:

7. 7
nA =
DB
8/3
DA
8/3
Donde; nA = número de tuberías pequeñas, dB = diámetro de la tubería inicial,
dA = diámetro de la nueva tubería.
Se dispone de un cierto flujo Q, que debe distribuirse por varias tuberías
paralelas de igual longitud: A, B, C, D, y sustituyendo los valores correspondientes en la
ecuación, se tiene que:
𝑄 = 𝑄 𝐴 + 𝑄 𝐵 + 𝑄 𝐶 + ⋯ 𝑄 𝑛 + ⋯
Equivale a:
%𝑄 = (100)
𝑑𝑖
∑ 𝑑𝑖
2,53𝑛
𝑖=1
Si se trata de un cierto sistema, limitado por las presiones de entrada, salida del a
tubería y con un diámetro dado, y e desea conocer qué longitud de tubería será
capaz de conducir la misma tasa de flujo en idénticas condiciones de presión y
temperatura.
Se establece un lazo parcial de tubería del mismo diámetro que el original, con el
fin de aumentar la capacidad Qo a un Qn.

8. 8
CONCLUSION
La ecuación de Weymouth es usada para presiones altas, altos flujos de gas, y
diámetros grandes en el sistema. La siguiente formula calcula directamente el flujo de
gas a través de la tubería.Para eliminar el proceso iterativo en la solución de la
ecuación fundamental para el flujo de gas a través de una tubería, Weymouth propuso
que el factor de fricción fuera solo función del diámetro de la tubería.
Por otro lado, la ecuación de Panhandle se desarrolló para su uso en tuberías de
gas natural, incorporando un factor de eficiencia para los números de Reynolds
en el rango de 5 hasta 11 millones. En esta ecuación, la rugosidad de la
tubería no se utiliza. La forma general de la ecuación de Panhandle se
expresa en unidades USCS.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. Antepaz C., 2017. Ecuaciones de flujo de Weymouth y Panhandle. Consulta: En
Línea. https://prezi.com/q-oukq48hpf0/ecuaciones-de-flujo-de-weymounth-y-
panhandle/
2. Gamboa I., 2015. Calculo del factor ‘’Z’’ de los gases por el método hall –
yarborough. Consulta: En Línea.
https://www.academia.edu/10945643/CALCULO_DEL_FACTOR_Z_DE_LOS_G
ASES_POR_EL_METODO_HALL_YARBOROUGH
3. Gomez R., 2016. Flujo de fluidos en tuberías. Consulta: En Línea.
https://es.slideshare.net/RobinGomezPea/flujo-de-fluidos-en-tuberias
4. Liam C., 2015. Gasotécnia. Consulta: En Línea.
https://es.scribd.com/document/288523937/Gasotecnia
5. Duarte A., 2010. Diametro equivalente sección circular – rectangular. Consulta:
En Línea. https://soloingenieria.net/foros/viewtopic.php?f=11&t=29383