HIDRÁULICA BÁSICA UNIDAD 4

UNIDAD 4: FLUJO DE CONDUCTOS A PRESIÓN.
El movimiento del fluido se realiza por conductos cerrados sobre los que se ejerce una
Presión diferente a la atmosférica. Las fuerzas principales que intervienen son las de
Presión.
Presión relativa = p/ɣ




Son aplicables las ecuaciones básicas de la hidráulica para flujo unidimensional: continuidad para una vena líquida, energía y cantidadde movimiento. Para estas ecuaciones no se hace distinción entre régimen de flujo laminar y turbulento pues son válidas en ambos casos. Cuando el fluido es agua, el régimen de flujo es normalmente turbulento.
En un conducto a presión con escurrimiento permanente, cualquier problema hidráulico se puede resolver con las ecuaciones de continuidad para una vena líquida, de la energía y de la cantidadde movimiento (momentum o impulso), utilizando la primera y la segunda o la primera y la tercera o una sola de ellas según la naturaleza del problema.
Tanto la ecuación de la energía como la de cantidad de movimiento pueden describir un mismo fenómeno dentro de un campo de flujo pero con distintos puntos de vista. La primera considera únicamente los cambios internos de energía y no las fuerzasexternas, en tanto que la segunda toma en cuenta las fuerzas externas que producen el movimiento sin atender los cambios internos de energía.






Consideraciones generales del flujo de agua a presión

Flujo unidimensional

La complejidad del tratamiento tridimensional se puede evitar mediante el uso de valores medios de las variables características del flujo y el análisis esequivalente a estudiar el flujo sobre la línea de corriente ideal que coincide con el eje del conducto.
Por ejemplo, en la ecuación de la energía, las cabezas de presión y de posición se miden al centro del tubo.
Distribución uniforme de velocidad
Se utiliza una distribución uniforme de velocidad de magnitud igual a la velocidad media; el error que se comete al considerar el valor medio de lavelocidad y no la distribución irregular de la velocidad se corrige con los coeficientes de Coriolis si se usa la ecuación de la energía o de Boussinesq β si se usa la ecuación de cantidad de movimiento.
Flujo permanente
En flujo a presión se considera generalmente que el flujo es permanente e independiente del tiempo; es decir, las características hidráulicas (presión, velocidad, etc.) encualquier sección no cambian con el tiempo.
Régimen de flujo turbulento
En la mayoría de los problemas de hidráulica el flujo es turbulento y es común considerar los coeficientes de velocidad iguales a la unidad (α, β = 1.0).











4.1: RESISTENCIA AL FLUJO DE CONDUCTOS A PRESION.


Stanton y Pannell midieron la caída de presión debida a la fricción para el flujo denumerosos fluidos en tuberías con distintos diámetros y rugosidades, (materiales), expresando sus resultados utilizando el concepto de "Factor de Fricción"

Se emplean otros factores de fricción: 
Este nuevo factor adimensional depende a su vez del número de Reynolds y de la rugosidad de la pared de la tubería, encontrándose esta dependencia en forma de gráfica.
Para una superficie dada, se encontróuna única curva para expresar los resultados correspondientes a todos los fluidos, diámetros de tuberías y velocidades. Esta curva tiene cuatro partes:
1. . Corresponde al régimen laminar, y aquí  no depende de la pared de la tubería.
b)  aumenta muy rápidamente, lo que pone de manifiesto el gran incremento de fricción tan pronto como el movimiento comienza a ser turbulento. Es el régimen detransición. En esta región no se obtienen valores reproducibles de  , pero son mayores que en la zona a).
c)  Corresponde al movimiento turbulento del fluido, siendo  función de (Re) y de , teniendo valores elevados para tuberías rugosas. Para tuberías lisas hay un límite inferior por debajo del cual  no disminuye. Las tuberías moderadamente rugosas se comportan como tuberías lisas hasta un cierto...