Laboratorio De Mecanica De Fluidos

CAPÍTULO 1: PÉRDIDAS DE CARGA PRIMARIAS EN TUBERÍAS
1. PÉRDIDAS DE CARGA PRIMARIAS EN TUBERÍAS
1.1. PÉRDIDAS PRIMARIAS EN TUBERÍAS Y CONDUCTOS CERRADOS
1.1.1. Pérdidas primarias y secundarias en las tuberías
Las pérdidas de carga en las tuberías se dividen en 2 clases: pérdidas primarias y pérdidas secundarias.
Las perdidas primarias son las perdidas que genera la superficie en contacto conel fluido en la tubería (capa limite), rozamiento de unas capas de fluido con otras (régimen laminar) o de las partículas de fluido entre sí (régimen turbulento). Tienen lugar en un flujo uniforme, por lo tanto en los tramos de tubería de sección constante.
Las pérdidas secundarias son las pérdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (angostamientos, ensanchamientos, etc.), codos,válvulas, elementos de medición y toda clase de accesorios y elementos adicionales de las tuberías.
1.1.2 Pérdidas Primarias
Supongamos una tubería horizontal de diámetro constante D (Fig.1.1) por la que circula un fluido cualquiera, cuya velocidad media en la tubería es V.
La energía en el punto (sección) 2 será igual a la del punto 1, o sea según la ecuación de Bernoulli modificada en la formasiguiente:

Ecuación 1-1. Bernoulli modificada
En el caso particular del ejemplo:
Z1 = Z2 (tubería horizontal)
V1 = V2 (sección transversal constante)
Luego la pérdida de carga por roce será:

(m)
Ecuación 1-2. Caso particular del ejemplo

Figura 1-1. Sección de la tubería
1.1.3. Pérdidas secundarias o menores
Consideremos el esquema de conducción representado en el esquema siguiente,los tramos a-b, d-e, f-g, h-i, j-k, l-m son tramos rectos de sección constante. En todos ellos se originan pérdidas primarias. En los tramos restantes se originan pérdidas secundarias: así F es un filtro, F-a desagüe de un depósito, b-c un codo, c-d un ensanchamiento brusco, k-l un medidor de caudal y m-n desagüe de un depósito.

Figura 1-2. Esquema explicativo de conducción de un fluido
En elcaso particular la ecuación de Bernoulli quedará:
P1 = P2 (presión atmosférica)
V1 = V2 = 0 (depósitos grandes, velocidad de descenso del agua en 1 y de ascenso en 2, despreciables).
Luego Hr1-2 = Z1 - Z2 (m)
El término H r 1-2 = H rp 1-2 + H rs 1-2 donde:
H rp 1-2 = suma de pérdidas primarias entre 1 y 2.
H rs 1-2 = suma de pérdidas secundarias entre 1 y 2.
El término Hr1-2 de la ecuación1.1 se conoce con el nombre de pérdida de carga y es el objeto de estudio del presente trabajo de titulación.
1.2. NÚMERO DE REYNOLD Y TIPOS DE FLUJOS
El comportamiento de un fluido, particularmente con respecto a las pérdidas de energía, depende bastante si el flujo es “laminar” o “turbulento”, como se verá a continuación.
Por esta razón es que se hace indispensable tener medios para predecir eltipo de flujo, sin la necesidad de observarlo. Se puede mostrar experimentalmente y verificar analíticamente que el carácter del flujo en un conducto redondo depende de cuatro variables: Densidad 
, Viscosidad Dinámica 
, diámetro del ducto D y la velocidad promedio del flujo V.

(/)

x m 
Ecuación 1-3. Numero de Reynold
La equivalencia de las ecuaciones se debe a que: 
= 
/
.
Losflujos que tienen un número de Reynolds grande, típicamente debido a una alta velocidad, a una baja viscosidad del fluido o a ambas, tienden a ser turbulentos, en contraste los flujos con bajas velocidades y/o cuyo fluido posee una alta viscosidad, tendrán un numero de Reynold pequeño y tenderán a ser flujos laminares.
1.2.1. Flujo Laminar
Un hecho bien establecido por experimentos, se refiere aque un fluido en movimiento a lo largo de cualquier conducto puede escurrir de dos formas distintas.
Si la velocidad de movimiento es suficientemente baja, las partículas separadas de este, seguirán recorridos bien definidos que no se intersectan o cruzan entre sí, aunque las partículas circundantes pueden tener velocidades que difieren en su magnitud. Cada partícula o grupo de ellas, tiene un...