El análisis de la red de tuberías es un cálculo de los flujos de fluidos y las caídas de presión en sistemas de tuberías complejos. El análisis de los sistemas de tuberías es importante para las empresas de servicios públicos que suministran agua a los consumidores, la planificación de la distribución de gas natural o cualquier sistema de tuberías donde las presiones de suministro y los caudales consistentes son importantes. Es poco probable que un proveedor conozca las demandas y los caudales específicos en toda la red, por lo que el análisis de la red de tuberías proporciona un método en el que se eligen los bucles del sistema y se realizan los cálculos.
Los cálculos necesarios para el análisis de redes de tuberías están disponibles en paquetes de software comerciales, pero las ecuaciones fundamentales también se pueden calcular manualmente. El análisis utiliza un método de relajación en el que se eligen bucles de tubería, se estiman las caídas de presión y los puntos de entrega. Luego se determina la cantidad de material que pasa a través del sistema y se realizan una serie de cálculos.
En este punto, se hacen correcciones a las estimaciones y los cálculos se repiten cuando es necesario. Esto se conoce como método iterativo. El proceso continúa con cambios cada vez más pequeños en los supuestos, hasta que se satisface la conservación de masa y energía. La conservación de masa y energía significa que las presiones de entrada y los flujos en el punto de suministro son iguales a las pérdidas de presión del sistema y las tasas de flujo y presiones de suministro requeridas por el cliente.
El análisis de la red de tuberías utiliza el mismo método iterativo independientemente del fluido que se entregue. La importancia y la complejidad de estos cálculos aumentan a medida que crece la red de tuberías y los clientes esperan una entrega ininterrumpida. La dinámica de fluidos y las caídas de presión se pueden medir experimentalmente, pero las mediciones de laboratorio no siempre se traducen bien en sistemas del mundo real de bucles superpuestos, muchos puntos de suministro y una red de tuberías en constante cambio.
Los planificadores de servicios públicos pueden utilizar los resultados de un análisis de la red de tuberías para modificar y actualizar sus sistemas. Las nuevas demandas de los clientes pueden requerir estaciones de bombas o compresores adicionales para suministrar los flujos adecuados. Las subdivisiones o vecindarios en crecimiento pueden requerir un nuevo análisis de la red, porque la adición de nuevos circuitos de tuberías cambia las suposiciones de cálculo.
Las tuberías de agua pueden desarrollar escamas internas o asperezas a medida que envejecen. Esto puede requerir energía de bombeo adicional para superarlo. El análisis de la red de tuberías generalmente debe ser un proceso dinámico con variables que cambian constantemente, en lugar de un análisis único sin permitir cambios a lo largo del tiempo.
Un método computacional utilizado tradicionalmente para calcular manualmente un análisis de red de tuberías es el método Hardy Cross. Este método asume que todos los tamaños y longitudes de tubería son variables fijas. El método Hardy Cross se vuelve menos preciso a medida que el sistema de tuberías se vuelve más complejo. Los resultados de un cálculo de Hardy Cross pueden ser menos precisos que las aplicaciones de software, pero los resultados se pueden utilizar como suposiciones para cálculos de software más complejos.