DISEÑO DE INTERFAZ GRÁFICA PARA EL ANÁLISIS DE

DISEÑO DE INTERFAZ GRÁFICA PARA EL ANÁLISIS DE SISTEMAS DE
TUBERÍAS DE CLASE III.
Navarrete Diosdado Rodolfo (ITESI), Razón González Juan Pablo (ITESI).
RESUMEN
Con la finalidad de facilitar el cálculo y la
selección de la tubería al momento de
calcular un sistema de tuberías de clase III,
para la distribución de agua se tiene la
necesidad
de
crear
una
aplicación
computacional la cual sea fácil de usar. Un
sistema hidráulico para la distribución de
agua debe de considerar dos cosas, la
primera es el costo de los materiales del
sistema y la energía requerida para que dicho
sistema funcione de manera óptima durante
su operación a lo largo de su vida útil.
Entonces para poder diseñar un sistema
hidráulico requiere de un extenso análisis el
cual puede tardar tiempo para hacer los
cálculos necesarios de los diferentes
parámetros los cuales son requeridos para
ser más preciso al momento de seleccionar
un diámetro de tubería optimo el cual
satisfaga las necesidades requeridas por el
diseñador; de esta manera surge la
necesidad de desarrollar una aplicación la
cual facilite el cálculo para la selección de
una tubería para el diseño de un sistema
hidráulico. El diseño de la Interfaz Gráfica nos
ayuda a comunicarnos con el sistema, para
esto hay que aterrizar la idea central y así
crear la comunicación entre usuario y
programa.
INTRODUCCIÓN
El tiempo que implica la solución de un
sistema de tuberías de clase III usando
métodos tradicionales es considerable si se
compara a resolverlo mediante una aplicación
computacional; por esta razón surge la
necesidad de desarrollar una aplicación la
cual ayude a resolver dichos sistemas en un
menor tiempo de manera sencilla y que el
usuario sin necesidad de tener conocimientos
de programación contando solamente con
conocimientos básicos de mecánica de
fluidos para la interpretación de los resultados
tenga al alcance una aplicación de fácil
manejo y gratuita, ya que otros programas
comerciales requieren del pago de una
licencia para su uso. Un sistema de tuberías
de clase III es aquel que se desea conocer el
tamaño de la tubería que conducirá cierto
flujo volumétrico de un flujo dado, con una
caída de presión especifica como máxima
debido a las pérdidas de energía.
OBJETIVO
Objetivo General:
Es la creación de una aplicación
computacional ejecutable basada en el
lenguaje de programación de Matlab; el cual
permite simplificar el proceso de análisis, el
cual únicamente usara el agua como fluido de
trabajo, con el fin de reducir tiempos
contando con una base de datos y el cual
contara con datos necesarios como son
diámetros, áreas, temperaturas, pesos
específicos, viscosidad cinemática, cedulas,
rugosidades y diámetros.
Objetivos específicos:
 Diseñar la interfaz gráfica del
programa computacional.
 Desarrollar una aplicación la cual
facilite el cálculo de diámetros para
tuberías usando el agua como fluido
de trabajo.
 Crear una aplicación el cual haga
eficiente el sistema en cuanto a la
energía que se requiere para aminorar
los gastos de operación durante la
vida útil del sistema.
MATERIALES Y MÉTODO
Este enfoque simplificado solo toma en
cuenta la perdida de energía debido a la
fricción en la tubería, se supone que los
puntos de referencia para la ecuación de la
energía están en la tubería que va a
diseñarse y a una distancia preestablecida.
Entre ellos puede haber una diferencia de
elevación. Sin embargo, debido a que el
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TUBERÍAS DE CLASE III.
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diámetro del flujo es el mismo en dos puntos
de referencia, no hay diferencia en las
velocidades o cargas de velocidades. Puede
escribirse la ecuación de la energía y
despejar la pérdida de energía:
………(1)
Pero
La aplicación necesita de parámetros que
deben ser introducidos para que entregue
resultados (longitud, diferencia de presión,
cambio en las elevaciones y temperatura). A
partir del sistema de unidades que se elija la
aplicación indicara en que unidades se deben
ingresar a la aplicación como se muestra en
las Imagen 3 y 4
. Entonces tenemos:
………(2)
Este valor, junto con los otros datos del
sistema, se introduce en la ecuación de
diseño siguiente.
…(3)
El resultado es el diámetro más pequeño de
flujo que puede usarse en una tubería, con
el fin de limitar la caída de presión al valor
que desea. Lo normal es que se especifique
una tubería estándar u otro que tenga un
diámetro interno tan grande como dicho
valor limitante.
DISEÑO DE LA INTERFAZ GRÁFICA
El programa permite elegir el sistema de
unidades que se desea elegir para hacer el
análisis. Inicialmente la aplicación comienza
con el sistema inglés pero esta opción
puede ser cambiada por el otro sistema de
unidades que es el sistema internacional
como se muestra en la Imagen 1 y 2, solo
bastara con seleccionar la opción deseada
para iniciar la simulación.
Imagen 1 y 2. Sistemas Internacionales
Imagen 3 y 4. Parametros en los dos
sistemas de unidades
En el campo del caudal aparte de elegir entre
el sistema inglés e internacional la aplicación
también
ofrece
otras
opciones
3
( m / s , L / min , ft / s y gal / min ). Así se
puede trabajar con diferentes tipos de caudal
y de esta manera se evita la necesidad de
hacer conversiones.
3
Imagen 5. Diferentes unidades de caudales
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Para elegir el material, se tiene una serie de
diferentes tipos de materiales para las
tuberías donde se puede elegir cualquiera de
los que estén disponibles, como se puede ver
en la Imagen 6 aparece con un menú
desplegable. Para el caso del acero
comercial o soldado, al elegir esta opción se
desplegara una ventana la cual dará la
opción a elegir las opciones de Cédula 40 y
Cédula 80.
RESULTADOS
El tiempo de cálculo en el diseño de la
tubería, es reducido considerablemente,
también los resultados son más exactos y por
consecuencia con un margen de error menor,
comparado con los métodos tradicionales (a
mano), debido a que se cuenta con la base
de datos de parámetros necesarios que
ayudan a un resultado rápido y preciso.
CONCLUSIONES Y DISCUSIÓN
El sencillo diseño de la interfaz gráfica ayuda
a que los usuarios puedan usarla fácilmente.
Es notorio el tiempo de cálculo reducido,
haciendo la comparación de la aplicación
computacional contra el método tradicional.
Imagen 6. Materiales de Tubería
Una vez de haber llenado todos los campos
de manera adecuada si se presiona el botón
de calcular la aplicación internamente hará
todas las operaciones necesarias para
calcular y entregar un resultado.
Solo algunas tuberías cuentan con tuberías
con diámetro nominal o comercia esto quiere
decir que mostrara un diámetro pero no es el
diámetro real de la tubería solo es una
manera en la que se catalogan las tuberías.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. ROBERT L. MOTT; Mecánica de Fluidos
6° Ed., Pearson Prentice Hall.
2. CLAUDIO MATAIX; Mecánica de Fluidos
y Maquinas Hidráulicas 2° Ed., Alfaomega
Oxford.
3. VICTOR L. STREETER, E. BENJAMIN
WYLIE Y KEITH W. BEDFORD; Mecánica
de Fluidos 9° Ed., Mc Graw Hill.
4. ROBERT W. FOX Y ALAN T.
MCDONALD; Introducción a la Mecánica
de Fluidos 4° Ed., Mc Graw Hill.
5. DAVID BÁEZ LÓPEZ; MATLAB con
aplicaciones a la ingeniería, Física y
Finanzas, Alfaomega.
Imagen 7.Botón de Calcular
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