Calculo de perdida en craga de tuberia

CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍAS

 
La pérdida de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento.A continuación se resumen las principales fórmulas empíricas empleadas en el cálculo de la pérdida de carga que tiene lugar en tuberías: 1. Darcy-Weisbach (1875) 2. Manning (1890) 3.Hazen-Williams (1905) 4. Scimeni (1925) 5. Scobey (1931) 6. Veronesse-Datei 7. Pérdidas de carga en singularidades  1. Darcy-Weisbach (1875) Una de las fórmulas más exactas para cálculos hidráulicos es la de Darcy-Weisbach. Sin embargo por su complejidad en el cálculo del coeficiente "f" de fricción ha caído en desuso. Aún así, se puede utilizar para el cálculo de la pérdida de carga entuberías de fundición. La fórmula original es: h = f · (L / D) · (v2 / 2g) |
En función del caudal la expresión queda de la siguiente forma: h = 0,0826 · f · (Q2/D5) · L |
En donde: * h: pérdida de carga o de energía (m) * f: coeficiente de fricción (adimensional) * L: longitud de la tubería (m) * D: diámetro interno de la tubería (m) * v: velocidad media (m/s) * g: aceleración dela gravedad (m/s2) * Q: caudal (m3/s) El coeficiente de fricción f es función del número de Reynolds (Re) y del coeficiente de rugosidad o rugosidad relativa de las paredes de la tubería (εr): f = f (Re, εr);      Re = D · v · ρ / μ;     εr = ε / D * ρ: densidad del agua (kg/m3). Consultar tabla. * μ: viscosidad del agua (N·s/m2). Consultar tabla. * ε: rugosidad absoluta de la tubería(m) En la siguiente tabla se muestran algunos valores de rugosidad absoluta para distintos materiales: RUGOSIDAD ABSOLUTA DE MATERIALES |
Material | ε (mm) |   | Material | ε (mm) |
Plástico (PE, PVC) | 0,0015 |   | Fundición asfaltada | 0,06-0,18 |
Poliéster reforzado con fibra de vidrio | 0,01 |   | Fundición | 0,12-0,60 |
Tubos estirados de acero | 0,0024 |   | Acero comercial y soldado| 0,03-0,09 |
Tubos de latón o cobre | 0,0015 |   | Hierro forjado | 0,03-0,09 |
Fundición revestida de cemento | 0,0024 |   | Hierro galvanizado | 0,06-0,24 |
Fundición con revestimiento bituminoso | 0,0024 |   | Madera | 0,18-0,90 |
Fundición centrifugada | 0,003 |   | Hormigón | 0,3-3,0 |
Para el cálculo de "f" existen múltiples ecuaciones, a continuación se exponen las másimportantes para el cálculo de tuberías: a. Blasius (1911). Propone una expresión en la que "f" viene dado en función del Reynolds, válida para tubos lisos, en los que εr no afecta al flujo al tapar la subcapa laminar las irregularidades. Válida hasta Re < 100000: f = 0,3164 · Re-0,25 |
b. Prandtl y Von-Karman (1930). Amplían el rango de validez de la fórmula de Blasius para tubos lisos: 1 / √f =- 2 log (2,51 / Re√f ) |
c. Nikuradse (1933) propone una ecuación válida para tuberías rugosas: 1 / √f = - 2 log (ε / 3,71 D) |
d. Colebrook-White (1939) agrupan las dos expresiones anteriores en una sola, que es además válida para todo tipo de flujos y rugosidades. Es la más exacta y universal, pero el problema radica en su complejidad y en que requiere de iteraciones: 1 / √f = - 2 log[(ε / 3,71 D) + (2,51 / Re√f )] |
e. Moody (1944) consiguió representar la expresión de Colebrook-White en un ábaco de fácil manejo para calcular "f" en función del número de Reynolds (Re) y actuando la rugosidad relativa (εr) como parámetro diferenciador de las curvas:   2. Manning (1890) Las ecuaciones de Manning se suelen utilizar en canales. Para el caso de las tuberías son válidascuando el canal es circular y está parcial o totalmente lleno, o cuando el diámetro de la tubería es muy grande. Uno de los inconvenientes de la fórmula es que sólo tiene en cuenta un coeficiente de rugosidad (n) obtenido empíricamente, y no las variaciones de viscosidad con la temperatura. La expresión es la siguiente: h = 10,3 · n2 · (Q2/D5,33) · L |
En donde: * h: pérdida de carga o de energía...