Simulación De Un Flujo En Una Tubería

ÍNDICE

1. Introducción……………………………………..…….………………………………..3

2. Antecedentes……………………..………..….…………………………………….....4

3. Objetivos…..……………………………………………………………….……………9

4. Descripción del Problema………….….…..….…………..…………………………10

5. Memoria de Cálculo………………………..……………...……………...................10

6. Resultados y Discusión…………………..……………..……………………………13

7.Conclusiones..…………………………….….……….………………………………21

8. Referencias Bibliográficas..…………….…..……………………………………....22

Simulación del comportamiento de flujo en una tubería
1. Introducción La tubería es un conducto compuesto de tubos que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Las redes de tuberías son comunes en la industria. Es importante conocer el desarrollo de un flujo a la entrada de la tubería y la caída de presión a través de la longitud de la misma (Fluent,2004). El flujo turbulento se desarrolla comúnmente debido a que la naturaleza tiene tendencia hacia el desorden y esto en términos de flujos significa que tienden hacia la turbulencia. Este tipo de flujo se caracteriza por trayectorias circulares erráticas, semejantes a remolinos. El flujo turbulento ocurre cuando las velocidades de flujo son generalmente muy altas o en fluidos en los que lasfuerzas viscosas son muy pequeñas. La turbulencia puede originarse por la presencia de paredes en contacto con el fluido o por la existencia de capas que se muevan a diferentes velocidades. Además, un flujo turbulento puede desarrollarse bien sea en un conducto liso o en un conducto rugoso. En este tipo de flujo las partículas se mueven sin seguir un orden establecido, en trayectorias completamenteerráticas. El flujo turbulento se caracteriza porque el fluido continuamente se mezcla, de forma caótica, como consecuencia de la ruptura de un flujo ordenado de vórtices, que afectan zonas en dirección del movimiento. El flujo del agua en los ríos o el movimiento del aire cerca de la superficie de la tierra son ejemplos típicos de flujos turbulentos (Cimbala et al., 2005). El propósito de estetrabajo es la ilustración de la entrada y el comportamiento de un flujo turbulento en una tubería. El flujo de fluidos en una tubería se estudia extensamente en problemas de mecánica de fluidos. Las correlaciones de flujo de entrada y caída de presión se rigen por el número de Reynolds. Para la solución de este problema se usó como herramienta el Fluent, el cual es un software de dinámica de fluidoscomputacional (CFD).

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2. Antecedentes En el flujo turbulento las partículas se mueven en trayectorias irregulares, que no son suaves ni fijas. El flujo es turbulento si las fuerzas viscosas son débiles en relación con las fuerzas inerciales. La turbulencia puede producirse por el paso del fluido sobre superficies de frontera, o por el flujo de capas de fluido, a diferentes velocidades quese mueven una encima de la otra (Potter et al., 2002). Entre los tipos de turbulencia se encuentran: la turbulencia de pared, que es la generada por efectos viscosos debida a la existencia de paredes, y la turbulencia libre, producida en la ausencia de pared y generada por el movimiento de capas de fluido a diferentes velocidades. Diferentes teorías han tratado de explicar el origen y laestructura de la turbulencia. Algunas explican que la turbulencia es debida a la formación de vórtices en la capa límite, como consecuencia de los disturbios que se generan por discontinuidades bruscas existentes en la pared; mientras que otras teorías atribuyen la turbulencia a la influencia del esfuerzo cortante, cuando se presenta un gradiente de velocidades con discontinuidades bruscas. Sin embargo apesar de las múltiples investigaciones, los resultados obtenidos sobre el desarrollo de la turbulencia no son totalmente satisfactorios, ya que solo pueden estudiarse experimental y teóricamente como un fenómeno estadístico. Los flujos turbulentos no se pueden evaluar exclusivamente a partir de las predicciones calculadas, y su análisis depende de una...