Darcy

ECUACIÓN DE DARCY.
PRACTICA.

Objetivo:

Por medio de esta práctica el alumno estudiara la ecuación de Darcy, aplicara el número de Reynolds, el factor de fricción y los diagramas de Moody.
Generalidades:
La ecuación de Darcy es válida tanto para flujo laminar como para flujo turbulento de cualquier líquido en una tubería. Sin embargo, puede suceder que debido a velocidades extremas, lapresión corriente abajo disminuya de tal manera que llegue a igualar, la presión de vapor del líquido, apareciendo el fenómeno conocido como cavitación y los caudales. Con el debido razonamiento se puede aplicar a tubería de diámetro constante o de diferentes diámetros por la que pasa un fluido donde la densidad permanece razonablemente constante a través de una tubería recta, ya sea horizontal,vertical o inclinada. Para tuberías verticales, inclinada o de diámetros variables, el cambio de presión debido a cambios en la elevación, velocidad o densidad del fluido debe hacerse de acuerdo a la ecuación de Bernoulli.
Factor de fricción: la fórmula de Darcy puede ser deducida por el análisis dimensional con la excepción del factor de fricción f, que debe ser determinado experimentalmente. Elfactor de fricción para condiciones de flujo laminar es de (Re < 2000) es función sola del numero de Reynolds, mientras que para flujo turbulento (Re > 4000) es también función del tipo de pared de tubería.
Zona Crítica: la región que se conoce como la zona critica, es la que aparece entre los números de Reynolds de 200 a 4000. En esta región el flujo puede ser tanto laminar como turbulento,dependiendo de varios factores: estos incluyen cambios de la sección, de dirección del flujo y obstrucciones tales como válvulas corriente arriba de la zona considerada. El factor de Fricción en esta región es indeterminado y tiene límites más bajos si el flujo es laminar y mas altos si el flujo es turbulento.
Para los números de Reynolds superiores a 4000, las condiciones de flujo vuelven a ser másestables y pueden establecerse factores de rozamiento definitivos. Esto es importante, ya que permite al ingeniero determinar las características del flujo de cualquier fluido que se mueva por una tubería, suponiendo conocidas la viscosidad, la densidad en las condiciones de flujo.
Factor De Fricción Flujo Laminar (Re < 2000)
Factor De Fricción Para Flujo Turbulento (Re >4000)
Cuando el flujo esturbulento el factor de fricción no solo depende del numero de Reynolds, sino también de Rugosidad relativas de las paredes de la tubería, e/D, es decir, la rugosidad de las paredes de la tubería (e) comparadas con el diámetro de la tubería (D). Para tuberías muy lisas, como las de latón estruído o el vidrio, el factor de fricción disminuye mas rápidamente con el aumento del número de Reynolds,que para tubería con paredes más rugosas.

La ecuación de Darcy se puede utilizar para calcular la pérdida de energía en secciones largas y rectas de conductos redondos, tanto flujo laminar como turbulento. La diferencia entre los dos está en la evaluación del factor f, que carece de dimensiones.
Cuando se tiene un flujo laminar, el flujo parece desplazarse en forma de varias capas, una sobre laotra. Debido a la viscosidad del fluido, se crea una tensión de corte entre las capas del fluido.
La pérdida de energía debida a la fricción en un flujo laminar en conductos circulares se puede calcular a partir de la ecuación:
[pic]
En la que,
[pic]
Para un flujo turbulento de fluidos en conductos circulares resulta más conveniente utilizar la ley de Darcy para calcular la pérdida de energíadebido a la fricción. No podemos calcular f mediante un simple cálculo, como se puede hacer con el flujo laminar, pues el flujo turbulento no se conforma de movimientos regulares y predecibles. Está cambiando constantemente. Por eso se debe confiar en los datos experimentales para determinar los valores de f.
Las pruebas han mostrado que el número adimensional f depende de otros dos números,...