El documento describe los principios y ecuaciones para calcular el flujo de gas en tuberías, incluidas las ecuaciones de Weymouth y Panhandle. Explica conceptos como diámetro equivalente, distribución de flujo, correcciones por compresibilidad y diferencias de nivel, y cómo determinar longitudes y diámetros equivalentes. El objetivo es poder predecir con precisión el flujo de gas a través de sistemas de tuberías complejos.

1. Realizado por:
Verónica Castro
C.I.: 18287309
Republica bolivariana de Venezuela
Instituto universitario politécnico
“SANTIAGO MARIÑO”
Maracaibo – Edo Zulia
Catedra: Gasotecnia

2. Introducción
Los procesos industriales están conformados por una serie de sistemas o
equipos que actúan en conjunto para producir un producto. Algunos de estos
sistemas o equipos son críticos, es decir, la falla o parada no programada de
alguno de ellos detiene el proceso productivo con las consecuentes perdidas
económicas. Se podría afirmar que el sistema de distribución de Gas natural
de una planta industrial podría ser calificado como un sistema.
La Red de Distribución de Gas Natural (RDGN) de una planta tiene como
función conducir este energético a múltiples equipos del proceso, tales como
calderas, hornos, turbinas, etc. Y la criticidad del sistema de distribución de
Gas, redunda en que la falla de este sistema afectaría la operación de planta
de forma parcial y en muchos casos de forma total.

3. Ecuación de Weymounth para flujo de Gas en Tuberías
Es usada para presiones altas, altos flujos de gas y diámetros grandes en el
sistema. Calcula directamente el flujo de gas a través de la tubería Weymounth
propuso que el factor de fricción fuera solo en función del diámetro de la
tubería, para eliminar el proceso interactivo en la solución de la ecuación
fundamental
Diámetro equivalente
Se puede utilizar para conocer el número de tuberías pequeñas, arregladas en
paralelo, que forman un “lazo”, como en el caso de tuberías múltiples o
cualquier otro sistema equivalente. Por ejemplo: un sistema formado por dos
tuberías de diferente diámetro, pero con la misma capacidad de flujo y con
igual caída de presión por unidad de longitud. La ecuación que sigue permite
realizar este cálculo:
Dónde:
NA: número de tuberías pequeñas.
dB: diámetro de la tubería inicial.
dA: diámetro de la nueva tubería.

4. Es importante notar que la capacidad de flujo equivalente no está determinada
por la relación de áreas de la sección de tuberías. Este error se comete a
menudo entre aquellos que diseñan tuberías y otras facilidades.
El método no tomaría en cuenta el aumento de la fricción en los conductos de
menor diámetro.
Distribución de flujo en tuberías
En los sistemas que consta de más de una tubería de diámetros diferentes o
de diámetros iguales y rigurosidad diferentes arregladas en serie o paralelos
- Sistema de tuberías en series: cuando dos tuberías de diámetros o
rigurosidad diferente conectan de modo que el fluido fluya por la tubería
y luego por la otra, se dice que están conectadas en series
- Sistema de tuberías en paralelos: una combinación de dos o más
tuberías conectadas que se originan en un mismo punto inicial de modo
que el flujo se divida entre las tuberías y luego se vuelven a unir

5. 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 las leyes para los gases reales:
P.V = Z.n.R.T
Se convierte en:
(P/Z). (v)= n.R.T
P es, en realidad, P/Z. Cuando se utiliza el factor de compresibilidad como un
promedio (Zp), la expresión (P12 – P22)1/2 se transforma en:
Lo cual conduce a complicaciones y errores frecuentes en la evaluación
impropia del verdadero promedio de Zp, aun cuando los valores de las
presiones en los extremos sean conocidos. En algunos cálculos, cuando una
de las presiones terminales se desconoce, evaluar Cp., es todavía más
complejo.
Procedimientos de cálculo de la presión promedio en tuberías.
Es un parámetro de vital importancia para inventariar el gas en grandes
tuberías, donde exista una diferencia substancial en las presiones terminales
con determinadas condiciones de flujo, debería emplearse una verdadera
presión promedio.
Se han hecho investigaciones en largas tuberías, cerrando simultáneamente
las válvulas hasta obtener presiones constantes en ambos extremos.

6. Al igualar las presiones, la siguiente relación para calcular la presión promedio
se considera aplicable:
La cual equivalente a la siguiente formula:
En la cual las expresiones estas expresada en Lpca.
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:
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
del Apéndice B.
Si la corrección por diferencia de nivel se aplicara directamente a la ecuación
de Weymouth, ésta quedaría representada en la forma:
La ecuación de Panhandle: Diámetro equivalente. Distribución de flujo.
Tal como se ha explicado en el caso de la ecuación de Weymouth, la ecuación
Panhandle se ha considerado una de las fórmulas que mayor uso ha tenido en
la industria del gas natural, para el diseño de tuberías.

7. 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 (Re), en virtud de la siguiente relación
empírica:
La cual se considera válida para un intervalo 4 x106 < Re < 4x 107
No obstante, será necesario hacer una corrección para ajustar los cálculos a
los valores obtenidos en el campo (E), que para propósitos comerciales puede
considerarse E = 0,90; sin embargo, si se deseara mayor exactitud convendría
calcular este factor con respecto a datos de campo.
Se parte del número de Reynolds, expresado en la forma:
Dónde:
Q: tasa de flujo expresada en pie3/día a To y po.
µ: viscosidad, en lbs/pie.seg.
d: diámetro, en pulgadas.
 : Gravedad específica del gas.

8. Sustituyendo el valor de la viscosidad en la relación anterior resulta que:
Reemplazando la ecuación en el factor de transmisión quedaría
Y a partir de esas ecuaciones se tiene:
Dónde: Cp es una constante denominada coeficiente de Panhandle. El término
P12 o P22 es una función del factor de compresibilidad (Z) y se ha considerado
equivalente a la siguiente relación práctica que también aparece en la forma
siguiente:
La expresión de P2 más corriente es la usada en el caso de Weymouth, donde
P2 se asimila a (P/Z)2.
La ecuación Panhandle modificada puede reducirse a una forma más simple,
cuya representación sería la siguiente:

9. Donde
Este resulta el modo más sencillo de utilizar esa ecuación.
Diámetro equivalente
Cuando se usa la ecuación de Panhandle, la determinación de tuberías
equivalentes y todas las otras 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:
Dónde:
NA: número de tuberías pequeñas.
dB: diámetro de la tubería inicial.
da: diámetro de la nueva tubería.
Una vez más conviene recordar que la capacidad de flujo equivalente no está
determinada por la relación de áreas de la sección de tubería y que el empleo
de este concepto puede llevar a notables errores.

10. Distribución del flujo
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:
De la misma manera, la fracción del flujo total que circula por una de las
tuberías enlazadas será igual a:
Que equivale a:
Longitud equivalente.
Si se trata de un cierto sistema, limitado por las presiones de entrada y salida
de la tubería y con un diámetro do, y se desea conocer qué longitud de tubería
será capaz de conducir la misma tasa de flujo en idénticas condiciones de
presión y temperatura.

11. La siguiente derivación permitirá disponer de la formula necesaria para hacer
el cálculo.
Cálculo de fases
Se establece un lazo parcial de tubería del mismo diámetro que el
original, con el fin de aumentar la capacidad No a un Qm. A tal efecto, se
harán los siguientes cálculos:
a- Para el volumen de gas que puede conducir la tubería origina:
b- Para el caudal que puede transportarse por una tubería del lazo:
c. Para el flujo que debe llevar la sección no enlazada:

12. Conclusion
Thomas R. Weymouth desarrollo una ecuación para el flujo de gas, que se
realizó para calcular razonablemente el diámetro requerido de una tubería de
gas.
El diámetro equivalente se basa en conocer la utilización de diferente diámetro,
pero con la misma capacidad de flujo y con igual caída de presión por unidad
de longitud.
Distribución del caudal en tuberías enlazadas de igual longitud se basa en
tubos enlazados de igual longitud están formados por dos o más tuberías
paralelas, las cuales manejan un mismo gas en idénticas condiciones de
temperatura de flujo. En ciertas circunstancias, es a menudo deseable y
conveniente describir un sistema de tuberías o secciones de estas, en
términos de una longitud equivalente de tuberías de diferente diámetro

13. Bibliografía
https://www.ingenieriadepetroleo.com/ecuaciones-de-flujo-weymouth-
panhandle/
https://prezi.com/q-oukq48hpf0/ecuaciones-de-flujo-de-weymounth-y-
panhandle/
http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/Documentos/MF
7_Flujo_en_sistemas_de_tuberias.pdf
https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/17145/ANEXO?sequen
ce=7