Flujo Conductos Cerrados

Flujo en conductos cerrados

Objetivos
Comprender los flujos laminar y turbulento en cañerías y su análisis para flujos totalmente desarrollados. Calcular las pérdidas primarias y secundarias asociadas con el flujo por tuberías sometidas a presión interna. Determinar la potencia de bombeo necesaria para la circulación.

Bibliografía consultada
A) LIBROS DE TEXTO: : ..Mecánica de losfluidos-V. Streeter- E fluidos- StreeterBenjamin Wyllie- Mc Graw Hill- Bogotá 1999 WyllieHill.. Mecánica de los fluidos- J. Franzini- E fluidos- FranziniFinnemoreFinnemore- Mc Graw Hill- Madrid 1999. Hill-

Bibliografía consultada
B) LIBROS ESPECIALIZADOS: -Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y cañerías. Preparado por la División de Ingeniería de CRANE.- Mc Graw Hill. CRANE.-Transporte defluidos por cañerías.- Fritz cañerías.Hermins.4 Hermins.4

Bibliografía consultada
C) DOCUMENTOS DE INTERES DISPONIBLES EN LA WEB. - Revista académica de Ingeniería – Universidad Autónoma de Yucatán – cecar@tuncu-uady.mx - Determinación del diámetro en sistemas de tuberías, utilizando MATHCAD- Autores Jorge García Sosa – Armando Morales Burgos.

FLUIDOS EN TUBERIAS
Tipos de flujo Pérdidas decarga Flujo en tuberías Situaciones de cálculo ¿caída de presión? ¿diámetro mínimo?

Flujo externo

Flujo interno tuberías

por fricción
•Coeficiente de fricción •No. de Reynolds •Rugosidad relativa •Ec. Darcy

laminar

Reynolds

turbulento en accesorios ¿Caudal?

< 2100>

A DESARROLLAR
PÉRDIDAS DE ENERGÍA hL Las pérdidas totales de energía hL es dada por

hL = ∑ perdidas poraccesorios + ∑ perdidas por fricción en tuberías
Las pérdidas por fricción = se dan por el contacto del fluido con las paredes de las tuberías y conductos que por lo general son rugosos

Las pérdidas de energía por accesorios = se dan por cambios de dirección y velocidad del fluido en válvulas te, codos, aberturas graduales y súbitas entre otros

I--PERDIDAS POR FRICCION EN CAÑERÁS--PERDIDAS
Perdida de cargas en conductos de sección transversal constante.
La siguiente explicación es aplicable tanto al flujo laminar como al flujo turbulento y a cualquier forma de sección transversal. 1)Se considera el flujo estacionario ( permanente) en un conducto de sección uniforme A, no necesariamente circular, las presiones en las secciones 1 y 2 son P1 y P2 respectivamente. 2) La distanciaentre ambas secciones es L 3) Para que exista equilibrio en un flujo estacionario la suma de las fuerzas que actúan sobre cualquier unidad de fluido debe ser nula. Es decir

∑ F = m× a = 0

en la dirección del flujo.

DESARROLLO
Para una cañería circular de acuerdo al esquema vemos: vemos:

P1× A− P2× A−τ ×π × D× L = 0
quedando
( P1 − P 2) = 4 × τ × L 1 D
2

Sabemos que: τ = Cs × ρ ×Vo
2

Siendo Cs: el coeficiente de superficie; y si se toma : 4 x Cs = f (coeficiente de fricción) Se llega a: 1 ρ ×V 2 ( P1 − P 2) = f × L × D 2 ( P1 − P 2) L V2 Y reemplazando se obtiene: = hf = f × × γ D 2× g Que es la expresión de DARCY-WEISBACH DARCY-

COMENTARIOS

La figura muestra el curso de la velocidad y la presión a lo largo de la tubería. La velocidad para el caso de igualsección se mantiene constante y la caída de presión es lineal

P1
P2

P

V

L

DESARROLLO
NUMERO DE REYNOLDS Reynolds estimaba que solo tres factores tenían influencia en la naturaleza del flujo:

µ ,D y ρ .
La forma de combinarlos para obtener las mismas dimensiones que la velocidad crítica cuya expresión es: µ
ρ×D

Siendo: Queda:

F ×T µ= 2 L

ρ=

 F ×T 2   4  L 

D= [L]

 F ×T L4 1 µ L × 2 × × = 2 ρ×D  L F ×T L  ρ × D T   

µ

Vc

dividiendo con

µ ρ×D

= Re

Encontró que los valores obtenidos para flujo laminar eran =< 2000, mientras que valores mayores señalaban flujo turbulento de modo que: ρ×D que es el Número de Reynolds dando como conclusión: = Re Vc ×

µ

Valores =< 2000 se considera flujo laminar Valores => 4000 se...