Comprobación de tuberías simples

COMPROBACIÓN DE TUBERÍAS SIMPLES

INTRODUCCION

Para que sea posible el estudio de la hidráulica de tuberías o de fluidos a presión, es necesario comprender como se comportan estos y cuáles son las teorías sobre las cuales se basa todo el diseño de este sistema. Para este estudio es necesario tener en cuenta factores determinantes sobre el flujo a presión en las tuberías, en primer lugarentendemos que las fuerzas que actúan sobre él son la presión, la gravedad y la fricción, donde las dos primeras actúan a favor de este acelerándolo, mientras que la fricción ejerce el efecto contrario intentando frenarlo.

Una de las fuerzas que más influye sobre el comportamiento del fluido es la fricción que generan esfuerzos cortantes sobre el flujo, estos esfuerzos cortantes afectan lavelocidad y por ende el caudal del flujo, también es importante estudiar la relación entre las fuerzas de fricción y las fuerzas viscosas, de cuya relación tenemos el número de Reynolds, por medio del cual podemos analizar si el fluido es laminar, turbulento o está en transición. Es importante tener en cuenta cual es la distribución de los esfuerzos en la tubería y analizar el factor de fricción, lavelocidad, el caudal y características propias del fluido como la viscosidad, la densidad entre otras, todo esto para poder realizar un diseño de tuberías para flujos a presión.

A través de este trabajo se realizaran una serie de problemas por medio de los cuales se aplicaran los conceptos mencionados anteriormente y donde se podrá apreciar cómo se aplican para realizar la comprobación de tuberías.OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

MARCO TEORICO

FLUJO EN TUBERIAS

El flujo en una tubería se puede determinar analizando el desplazamiento de una partícula de fluido, velocidad de una partícula de fluido en un punto del campo de flujo y la aceleración de una partícula de fluido en un punto del capo de flujo. Estas cantidades pueden variar o permanecer constantescon respecto al tiempo y/o el espacio. Con respecto al espacio los flujos se clasifican en uniformes, si las cantidades físicas permanecen constantes en el espacio y no uniformes. Con respecto al tiempo se clasifican en estacionarios, si las cantidades permanecen constantes en el tiempo.
El tipo de flujo más fácil de analizar es el uniforme y sus ecuaciones se utilizan para el diseño de sistemasde tuberías. Ya que en este tipo de fluido no está siendo acelerado, por la segunda ley de Newton para el movimiento, sabemos que existe un equilibro de fuerzas, que en este caso son la gravedad, la presión y la fricción.
La ecuación que representa las perdidas por fricción que experimenta un flujo a través de cualquier tipo de ducto de manera inicial es:
τ=γRSf
Si la tubería está en posiciónhorizontal, es de un material y no tiene accesorios, tenemos para una longitud (l) que:
τ0=AP ρghfl
Para tuberías circulares:
τ0=r02 ρghfl
Las diferencias entre flujos y las ecuaciones de resistencia de flujo, se pueden establecer mediante la distribución de velocidades en tuberías, estudiada por Prantl.

* Para Flujo laminar:
V=τ02μ(r2r0-r0)

* Para flujo turbulento:

Subcapalaminar viscosa V* =τ0ρ (Velocidad de corte)

Para diferenciar los flujos hidráulicamente lisos y rugosos, tenemos la siguiente ecuación:

δ'=11.6ϑV*

Zona de transición

VxV* =10.4 ln V0 yϑ + 5.47 para Ks <δ'

VxV* =10.4 ln yKs + 8.48 para Ks >δ'

La distribución de velocidades en la zona turbulenta es muy similar a la de la zona detransición.

ECUACIONES DE FRICCIÓN

Flujo laminar

Las deducciones para el diseño de éste tipo de flujo se realizaron considerando que las fuerzas viscosas priman sobre las fuerzas inerciales y que se cumple la ecuación de Newton para fluidos viscosos.

•Hagen en 1839 trabajó con tubos de cobre y encontró que la pérdida de altura era proporcional al caudal que pasaba por la tubería e...