Flujo En Tuberias

RESUMEN: Estudiamos las pérdidas de carga que sufre un fluido al atravesar los diferentes elementos de una instalación hidráulica, tales como tuberías, válvulas y piezas especiales, describimos los flujos en tuberías asociando sus pérdidas de carga y caídas de presión entre otras cosas, observamos que la cantidad de liquido bombeado y la potencia absorbida en una bomba son casi proporcionales ytambién que la cavitación es causada por una caída de presión local por debajo de la presión de vapor del líquido, además, el NPSH es la diferencia entre la presión y la presión de vapor del líquido en el mismo punto de un circuito hidráulico y se usa para comprobar si se producirá cavitación en un circuito hidráulico.

PALABRAS CLAVE: Sencillo, completo, util.

DESARROLLO

FLUJO LAMINAR ENTUBERIAS

Se define como aquel en que el fluido se mueve en capas o láminas, deslizándose suavemente unas sobre otras y existiendo sólo intercambio molecular entre ellas; Para valores de Re ≤2000 el flujo se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por láminas delgadas, que interactúan sólo en función de los esfuerzos tangenciales existentes. Por eso a este flujo se le llamaflujo laminar. Existen caídas de presión y pérdidas que se generan por la fricción de las moléculas del fluido entre si y contra las paredes de la tubería que las contiene La ley de Hagen-Poiseuille:
λ=64/Re (1)
Aproxima el valor del factor de fricción, la energía disipada por la pérdida de carga, el factor de pérdida por fricción o el factor de fricción deDarcy λ en flujo laminar a muy bajas velocidades en un tubo cilíndrico, sabiendo que Re=(2ρv_s R)/n siendo ρ la densidad del fluido.
Las principales fórmulas empíricas empleadas en el cálculo de la pérdida de carga que tiene lugar en tuberías son:

Darcy-Weisbach (1875)
El coeficiente de fricción f en esta fórmula es función del número de Reynolds (Re) y del coeficiente de rugosidad orugosidad relativa de las paredes de la tubería
h=λ•(L⁄D)•(v^2⁄2g) (2)
En donde:
h: pérdida de carga o de energía (m)
λ: coeficiente de fricción (adimensional)
L: longitud de la tubería (m)
D: diámetro interno de la tubería (m)
v: velocidad media (m/s)
g: aceleración de la gravedad (m/s2)

Manning (1890)
h=10,3•n^2•(Q^2/D^5,33 )•L (3)
En donde:h: pérdida de carga o de energía (m)
n: coeficiente de rugosidad (adimensional)
D: diámetro interno de la tubería (m)
Q: caudal (m3/s)
L: longitud de la tubería (m)

Hazen-Williams (1905)
El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC - 25 ºC).
h=10,674•[Q^1,852/(C^1,852•D^4,871 )]•L (4)
En donde:
h: pérdidade carga o de energía (m)
Q: caudal (m3/s)
C: coeficiente de rugosidad (adimensional)
D: diámetro interno de la tubería (m)
L: longitud de la tubería (m)

FLUJO TURBULENTO EN TUBERÍAS

En un flujo turbulento el movimiento de las partículas es muy errático y se tiene un intercambio transversal de cantidad de movimiento muy intenso.

PERFIL DE VELOCIDADES EN RÉGIMEN TURBULENTOEn el caso de régimen turbulento la obtención del perfil de velocidades es algo complicada. En ciertas ocasiones el perfil se aproxima por una ley de potencia de la forma:
(v_z (r))/U_o =(1-r/R)^(1⁄n) (5)
Donde n vale:
n=k∙√(8/f) (6)
Siendo k una constante de valor 0.41
Integrando la Ec. (5) se obtiene:v/U_o =〖2n〗^2/((n+1)∙(2n+1) ) (7)

(v_z (r))/v=((n+1)∙(2n+1))/〖2n〗^2 ∙(1-r/R)^(1⁄n) (8)

DESCRIPCION DEL DIAGRAMA DE MOODY

Es la representación grafica en escala doblemente logarítmica del factor de fricción en factor del número de Reynolds y la rugosidad relativa de la tubería.
En la ecuación de Darcy-Weisbach aparece el término λ que representa el factor...