Centrales Hidroelectricas Perdidas Primarias-Perdidas De Superficie

RESISTENCIA DE SUPERFICIE: PÉRDIDAS PRIMARIAS EN CONDUCTOS
CERRADOS O TUBERÍAS
Introducción:
Los conductos que se utilizan para transportar fluidos son de dos clases:
-Conductos cerrados o tuberías, en los cuales el fluido se encuentra bajo
presión o depresión.
-Conductos abiertos o canales, (acueductos, canales de riego, ríos, etc.)
El cálculo de la resistencia o pérdida de carga en lasdos clases de conductos
presentan problemas análogos.
PÉRDIDAS PRIMARIAS Y SECUNDARIAS EN LAS TUBERÍAS
Las pérdidas de carga en las tuberías son de dos clases: primarias y secundarias.
Las Pérdidas Primarias, son las pérdidas de superficie en el contacto del fluido
con la tubería (capa límite), rozamiento de unas capas de fluidos con otras
(régimen laminar) o de las partículas de fluido entresí (régimen turbulento). Tienen
lugar en flujo uniforme, por tanto principalmente en los tramos de tubería de
sección constante.
Las Péridas Secundarias, son las pérdidas de forma, que tienen lugar en las
transiciones (estrechamientos o expansiones de la corriente), codos, válvulas y en
toda clase de accesorios de tubería.
Si la conducción es larga, las pérdidas secundarias tienen pocaimportancia
puediendo despreciarse; o bien se toman en cuenta a l final, sumando un 5 a
10%n de las pérdidas principales halladas. Si la conducción es corta y complicada
(flujo de gasolina y aire en un carburador, por ejemplo las pérdidas secundarias
pueden jugar un papel preponderante, y pueden incluso llegar a ser despreciables
frente a ellas las pérdidas primarias.
PÉRDIDAS PRIMARIASSupongamos una tubería horizontal de diámetro horizontal constante D por la que
circula un fluido cualquiera, cuya velocidad media en la tubería es v. La energía e
el punto (sección) 2 será igual a la energía perdida (pérdida de carga) entre los
puntos 1 y 2, es decir, se cumple la ecuación de Bernoulli con pérdidas, que
expresada en alturas equivalentes será:

En el caso particular del ejemplo:z1=z2 (tubería horizontal) y v1=v2 (sección transversal constante). Luego:

Donde

: pérdidas primarias entre 1 y 2.

Pérdidas de carga por rozamiento en tuberías

1. Ecuación general de Darcy – Weisbach
2. Rugosidad absoluta y rugosidad relativa
3. Diferentes expresiones de las pérdidas de carga continuas
4. Velocidad de fricción y número de Reynolds de la rugosidad

1. Ecuacióngeneral de Darcy-Weisbach.
Suponemos una tubería por la que circula un líquido incompresible de peso
específico , y en ella el volumen comprendido entre las secciones 1 y 2,
separadas una distancia L.
El elemento de tubería considerado forma un ángulo respecto a la horizontal.

Las fuerzas que actúan sobre este volumen son:
Peso de la masa del líquido (P), aplicado en el cdg (G):
P mgV g S L g S L 

Fuerzas de presión (P1S y P2S), que sería la fuerza que ejerce el resto del líquido
sobre las secciones 1 y 2, respectivamente.

Fuerza de rozamiento (F), en sentido contrario al movimiento y debida al
rozamiento () del líquido con las paredes de la tubería.
F Superficie con la que roza
La superficie lateral del cilindro considerado es unrectángulo de base L y altura c,
siendo c el perímetro de la sección circular.

Proyectando sobre el eje hidráulico las fuerzas que actúan sobre el cilindro
considerado:

El primer miembro de la igualdad,
, es la diferencia de las
alturas piezométricas entre los puntos 1 y 2, es decir, la pérdida de carga que se
produce en ese trayecto.
Entonces,

Se comprueba experimentalmente que
,siendo un factor de
proporcionalidad adimensional conocido como coefiente de Fanning.

La pérdida de carga continua es directamente proporcional a la velocidad del
líquido y a la longitud del tramo de tubería que estamos considerando, e
inversamente proporcional a su diámetro.

El factor de fricción (f) es adimensional y es función del número de Reynolds y de
la rugosidad relativa de...