Pérdida De Energía Por Fricción En Tuberías Con Flujo A Presión

Pérdida de energía por fricción en tuberías con flujo a presión
Cuando un líquido se desplaza por una tubería, la rugosidad del material combinada con la viscosidad del fluido producen una fuerzade fricción que se opone a su desplazamiento, causando una disminución de la energía de presión y reduciendo la energía total disponible de una sección a otra, a esta disminución de la energía se lellama perdida de energía o perdida de carga por fricción, su valor depende del tipo de líquido, tipo de flujo, material diámetro y longitud de la tubería, así como de la temperatura del fluido. Laenergía perdida representa la diferencia de las energías totales entre dos secciones del conducto, para su cálculo se emplean varias teorías, la más utilizada es la teoría de Darcy-Weisbach:


Siendo:
 =pérdida de carga debida a la fricción. (m)
 = factor de fricción de Darcy. (Adimensional)
 = longitud de la tubería. (m)
 = diámetro de la tubería. (m)
 = velocidad media del fluido. (m/s)
= aceleraciónde la gravedad ≈ 9,80665 m/s².

Fórmula en función del caudal
La fórmula de Darcy–Weisbach puede ser escrita, en función del caudal, como:


Para flujos laminares
Como consecuencia de la Ley dePoiseuille,  se relaciona con el número de Reynolds () como:




Teorema de Bernoulli:
Al aplicar la ecuación de la energía entre las secciones 1 y 2, tenemos:

Despejando hf1-2, tenemos:


Figura 1:Pérdida de energía por fricción en una tubería.



Definición y uso de Reynolds
El comportamiento de un fluido, en particular en lo que se refiere a las pérdidas de energía, depende de que el flujo sealaminar o turbulento. Por esta razón, se necesita un medio para predecir el tipo de flujo sin tener que observarlo en realidad. Más aun, la observación directa es posible por fluidos que van por tubosopacos. Se demuestra en forma experimental y se verifica de modo analítico, que el carácter del flujo en un tubo redondo depende de cuatro variables: la densidad del fluido, su viscosidad, el...