Mecánica de Fluidos.

Instituto Tecnológico Superior de Lerdo
Ingeniería Ambiental

MECANICA DE FLUIDOS.











Hernández García Margarita Elizabeth.

Titular de la materia:
M.C. Adriana Vidaña.


24 de Noviembre de 2014 Lerdo, Dgo.
ARTICULO I.

Flujo en sistemas de tuberías.

El estudio del flujo en sistemas de tuberías esuna de las aplicaciones más comunes de la mecánica de fluidos, esto ya que en la mayoría de las actividades humanas se ha hecho común el uso de sistemas de tuberías. Algunos de los ejemplos de la distribución de agua y de gas en las viviendas, el flujo de refrigerante en neveras y sistemas de refrigeración, el flujo de aire por ductos de refrigeración, flujo de gasolina, aceite, y refrigerante enautomóviles, flujo de aceite en los sistemas hidráulicos de maquinarias, el flujo de de gas y petróleo en la industria petrolera, flujo de aire comprimido y otros fluidos que la mayoría de las industrias requieren para su funcionamiento, ya sean líquidos o gases. El transporte de estos fluidos requiere entonces de la elaboración de redes de distribución que pueden ser de varios tipos:

Tuberíasen serie
Tuberías en paralelo
Tuberías ramificadas
Redes de tuberías

Tuberías en serie.

Se habla de tuberías en serie cuando se quiere llevar el fluido de un punto a otro punto por un solo camino. En este caso se cumplen las leyes siguientes:
Los caudales son los mismos para cada uno de los tramos de tubería:
Q = Q1 = Q2 = K = Qi
Las pérdidas de carga de cada una de las secciones sesuman:
hL = hL1 + hL2 +…+ hLi


El método de cálculo estudiado puede dar respuesta a problemas estudiados anteriormente, los cuales se dividen en 3 tipos:

Categoría
Datos
Incógnita
1
Q, D, e, v
hL
2
D, hL, e, v
Q
3
Q, hL, e, v
D

Los problemas de categoría 1 son directos y se aplican en el cálculo de la potencia de una bomba, los problemas de categoría 2 y 3 en cambio requierende un proceso iterativo cuando se utiliza el diagrama de Moody.

Existen además otro tipo de métodos aproximativos en los cuales se utilizan ecuaciones empíricas para la solución de problemas de estas tres clases.

Swamee-Jain
Uno de estos métodos es el uso de las fórmulas de Swamee-Jain (1976), que permiten el cálculo para un tramo de tubería:
















También escomún expresar la pérdida de carga para cada tramo de tubería como:



Y para calcular R con la ecuación de Swamee-Jain el valor de R será:




Hazen-Williams:
Existen también otras ecuaciones empíricas que permiten el cálculo del coeficiente de resistencia. Una de ellas es laexpresión de R para la ecuación de Hazen-Williams:


Otra de estas expresiones empíricas es la expresión par Rpara la ecuación de Chezy-Manning, que se usa mayormente para flujo en canales abiertos, pero puede también utilizarse en el caso de flujo en tuberías, principalmente cuando se estudia el flujo en drenajes que fluyen llenos. Para esta ecuación la expresión del coeficiente de resistencia es:


La ventaja del uso de estas últimas dos formulaciones es que permiten determinar un valor de coeficientede resistencia independiente del número de Reynolds, y su inconveniente es que presentan un valor muy aproximativo, siendo más preciso el método de Hazen-Williams.
Tuberías en paralelo.

Se dice que son tuberías en paralelo cuando e establecen varios caminos para llevar el fluido de un punto a otro.
En este caso se cumplen las leyes siguientes:
El caudal total será igual a la suma de loscaudales de cada rama:
Q = Q1 + Q2 +…+ Qi
La pérdida de carga será la misma en cada unade las ramas:
hL = hL1 = hL2 = … = hLi

Esto hace que los caudales de cada rama se ajusten de manera que se produzca la misma perdida de carga en cada rama de tubería, entre el punto 1 y el punto 2 para el ejemplo. Si en el ejemplo de la figura aplicamos la ecuación de Bernoulli generalizada entre los puntos...