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CIRCULACIÓN DE AGUA EN TUBERÍAS

CONCEPTOS GENERALES DE CIRCULACIÓN DE AGUA EN TUBERÍAS

Clasificación de los escurrimientos

En hidráulica es usual clasificar los escurrimientos atendiendo a diversos aspectos. Las clasificaciones más utilizadas son las siguientes:

a) De acuerdo al ordenamiento con que escurre el fluido podemos tener

1) Escurrimiento Laminar: son aquellos en quelas partículas se desplazan en forma ordenada presentándose verdaderas capas paralelas de escurrimiento. Ejemplo de este tipo de escurrimiento laminar son líquidos muy viscosos que fluyen lentamente en conductos de pequeñas dimensiones.
2) Escurrimientos Turbulentos: se caracterizan por que las partículas se mueven en forma desordenadas produciendo que en cada punto se tengan diferentes valoresde velocidad y presión. Este es el tipo de escurrimiento que más comúnmente podemos encontrar en la práctica. Se da en ríos, canales y tuberías de agua potable.

Para discriminar si un flujo es turbulento o laminar, tanto en escurrimiento de contorno cerrado como abierto, se utiliza en número adimensional de Reynolds (Re)

Para canales: [pic]

Para tuberías: [pic]En canales: Re < 500 ( escurrimiento laminar
500 < Re < 2000 ( escurrimiento transicional
Re > 2000 ( escurrimiento turbulento

En tuberías: Re < 2000 ( escurrimiento laminar
2000 < Re < 4000 ( escurrimiento transicional
Re > 4000 ( escurrimiento turbulento

b) De acuerdo a variaciones en el espacio, se pueden presentar los siguientes casos:

1)Escurrimiento Uniforme: las propiedades o características que definen al escurrimiento se mantienen constantes a lo largo del tramo en estudio (conducto o canal). Dentro de las propiedades más importantes tenemos: velocidad, altura de escurrimiento y presión. Solo se puede producir en laboratorio bajo condiciones controladas.
2) Escurrimiento Variado: son escurrimientos donde las propiedades(velocidad, altura y presión) varían a lo largo del tramo en estudio. Este es el tipo de escurrimiento que es mas frecuente encontrar.

c) De acuerdo a variaciones en el tiempo

1) Escurrimiento Permanente o Estacionario: Son aquellos donde las propiedades del escurrimiento se mantienen invariantes en el tiempo para un punto determinado. Ejemplos pueden ser escurrimientos en tuberías acaudal constante.
2) Escurrimiento Impermanente o No Estacionario: Son aquellos donde las propiedades del escurrimiento varían en el tiempo para un punto determinado. Ejemplo de este tipo de escurrimiento son las crecidas de los ríos.

La hidráulica y en especial la circulación de agua se fundamentan en tres principios esenciales, basados en una ecuación general de conservación:

a)Principio de conservación de masa
b) Principio de conservación de la Energía, (1° ley de la termodinámica o ecuación de Bernoulli)
c) Principio de conservación del Momentum (2° ley de Newton)

DEFINICIONES

Gasto, Caudal o flujo volumétrico: Es el volumen de fluido que pasa por una sección transversal de un determinado conducto (canal, tubería) en un espacio de tiempo, que generalmente es unsegundo. Este flujo volumétrico se puede obtener al multiplicar la velocidad media del flujo (que pasa perpendicular a la sección) por el área de la sección.

[pic]

Flujo másico: Es la masa de fluido que pasa por una sección transversal de un determinado conducto (canal, tubería) en un espacio de tiempo. Se puede obtener al multiplicar el caudal por la densidad del fluido.

[pic]ECUACIÓN GENERAL DE CONSERVACIÓN

La ecuación general de conservación se obtiene a partir de una aproximación o esquematización del volumen de fluido en estudio por medio de un volumen de control, también llamado aproximación euleriana. A partir de esta abstracción, se llega a la siguiente expresión:

[pic]

donde
N : propiedad extensiva (propiedad que depende de la masa)
n : propiedad...
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