Flujo De Fluidos A Través De Una Tubería

FLUJO DE FLUIDOS A TRAVÉS DE UNA TUBERÍA


INTRODUCCIÓN:

Para el presente informe se han considerado situaciones reales de flujo en diferentes sistemas de tuberías y determinar las pérdidas de carga en las mismas así como en los accesorios que participen en dicho sistema.

La naturaleza del movimiento de un fluido real es muy compleja. Las leyes fundamentales del movimiento de un fluidono son completamente conocidas, por lo que se necesita recurrir a la experimentación. Combinando el análisis basado en los principios de la mecánica de la termodinámica con la experimentación ordenada, ha sido posible construir eficientes máquinas y grandes estructuras hidráulicas.
Las ecuaciones básicas que nos permiten predecir el movimiento de un fluido son las ecuaciones del movimiento, dela continuidad, de la cantidad de movimiento y el primero y segundo principios de la termodinámica aplicados al movimiento permanente de un gas perfecto.
La viscosidad es la propiedad del fluido que origina la tensión de cortadura, es también el medio mediante e que se desarrollan las irreversibilidades o pérdidas. Sin viscosidad no existe resistencia al movimiento de un fluido.OBJETIVOS


• Conocer la metodología para el cálculo del factor de fricción (f) y de los coeficientes de perdida de carga en accesorios (k).
• Analizar la relación existente entre el factor de fricción (f) y el coeficiente de pérdida de carga en accesorio (k) con el régimen de flujo o número de Reynolds (Re).


REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA:

EL FACTOR f:
En elmovimiento permanente incompresible es una tubería se expresan las irreversibilidades en función de la pérdida de energía o caída de la línea de alturas piezometricas esta p/y por encima del centro de la tubería y z es la altura del centro de la tubería, entonces (z+p)/y es la altura de un punto de línea de alturas piezometricas.
Para tuberías lisas, E=E”=m=0 con lo que f depende de cuatromagnitudes estas puedan agruparse como único parámetro adimensional, a saber, VDp/y, que es el número de reynolds. Para tuberías rugosas los términos de E y E” se pueden hacerse sin dimensiones dividiendo por D (diámetro) por tanto en general:

f = f (VDp/y, E/D, E’/D, m)

En tuberías rugosas el termino E/D se llama rugosidad relativa, Nikuradse probó la validez, del concepto de rugosidad relativacon sus experiencias en tuberías de rugosidad artificial de arena, esta experiencia determinó que para E/D la función a f con Re es independientemente del diámetro del tubo. Dichas experiencias no permiten variaciones de E/D o m, pero prueban la validez de la ecuación.

f = f(Re, E/D)

Moody ha construido uno de los gráficos más pródigos para la determinación del coeficiente f en tuberías yaccesorios.

PÉRDIDAS EN ACCESORIOS Y TUBERIAS:
Mediante la forma de Darcy-Weisbach para la pérdida de energía mecánica en flujo permanente de un fluido en tubería adopta para cálculos de tuberías la forma siguiente:

Hf = fLV /D2g

Hf se expresa en dimensiones de longitud y se expresa en m.

Para el caso de accesorios la fórmula de Darcy-Weisbach se usa de la misma forma pero en lugar de Lse utiliza Le o longitud equivalente que significa la perdida de carga del accesorio como si fuera un tramo recto. Este valor se obtiene en el diagrama de Crane.

PÉRDIDA DE CARGA EN CONTRACCIONES Y EXPANSIONES:

EXPANSIÓN:
Si la sección transversal de una tubería aumenta se producen pérdidas adicionales debidas a remolinos formados por la corriente que se expande en la sección mayor. Estapérdida por fricción pude calcularse como sigue:

H = (1-A/A) x V /2g


Donde
A = referido al menor diámetro
A = área de mayor diámetro.
V = velocidad en promedio en la sección transversal de menor tamaño
G = gravedad

CONTRACCIÓN:
El fluido es una contracción no puede fluir en forma normal en las esquinas de la contracción y los remolinos causados provocan pérdidas por fricción...