CALCULO DE P RDIDAS EN TUBER AS

CALCULO DE PÉRDIDAS EN TUBERÍAS
Las pérdidas por fricción debido a la rugosidad de las paredes de una tubería en contacto con el fluido definitivamente deben tomarse en cuenta en el diseño de una instalación de tuberías. Estas pérdidas además pueden ser cuantiosas debido a la oxidación interna o al depósito de sustancias dentro de los conductos, por lo que se deben prever en el planeamientoinicial aumentando el diámetro de las tuberías o planteando una estrategia para limpiarlas por periodos. De esta forma se evitarán caídas de presión no deseadas.
La pérdida de carga en una tubería es la pérdida de energía del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí (viscosidad) y contra las paredes de la tubería que las contiene (rugosidad). Estas pérdidas llamadascaídas de presión, también se producen por estrechamiento o cambio de dirección del fluido al pasar por un accesorio (válvulas, codos, etc.).
Un ejemplo para entender la importancia de las pérdidas de carga es el siguiente

Este oleoducto debe vencer por un tramo la pendiente existente entre el punto A y el punto B. Para vencer el obstáculo necesita del impulso que el fluido ha recibidoanteriormente. Si antes del punto A, la tubería produce altas pérdidas de carga por fricción por ejemplo, el impulso (la energía) para que el fluido pueda subir con éxito tiene que ser mayor.




Otro ejemplo es el siguiente

Un caño de agua de instalación antigua con baja presión y bajo caudal, se compara con otro de la misma casa. La caída de presión se debe a la rugosidad excesiva de las tuberías debidoa las sales y óxidos depositados en la instalación antigua. El bajo caudal se debe a que la rama del caño se encuentra obstruida por los depósitos mencionados. Debido a esto el agua se dirige preferentemente por otras ramas donde la resistencia al flujo es menor.
Para describir el comportamiento de las pérdidas existen muchas ecuaciones que se trabajan según el fluido a tratar. Una de estas esla de Darcy-Weisbach que es la general para agua líquida. Para ejemplificar que cada fluido tiene un desempeño distinto y que por ende se debe adaptar matemáticamente un modelo distinto, se menciona a la función de Colebrook que describe el comportamiento del petróleo residual Nº 6 que es un fluido pseudo-plástico no-newtoniano que debe ser transportado a temperatura alta porque a la temperaturaambiente es demasiado viscoso. En adelante se prestará atención solo a la ecuación de Darcy-Weisbach y al diagrama de Moody fundamentado en esta fórmula.
Es importante para continuar establecer las siguientes definiciones:
Tubería: Conducto cerrado de sección transversal circular de área constante.
Ducto: Conducto de sección transversal diferente a la circular.




En el presente marcose considerarán solamente los casos en que las tuberías y ductos se encuentran completamente llenos de fluido.
Radio hidráulico:
Para conductos de sección transversal no circular (rectangular, ovalada, etc.), se utiliza el concepto de radio hidráulico. El radio hidráulico (rh) es la división entre el área neta de la sección transversal de un flujo (A) y el perímetro mojado (PM). El perímetromojado se define como la suma de la longitud de la sección del ducto que realmente está en contacto con el fluido.



Número de Reynolds
Es un número adimensional que describe el tipo de flujo dentro de una tubería totalmente llena de fluido.

Re = Número de Reynolds
D = Diámetro de la tubería circular
V = velocidad media del flujo
ρ = densidad del fluido
μ = viscosidad dinámica (dependiente dela temperatura del fluido)
v = viscosidad cinemática (dependiente de la temperatura del fluido) Es aquí que aparece un nuevo concepto, el de viscosidad cinemática (v) que
Simplemente es una definición para aligerar los cálculos
Generalmente

2000≤ Re≥ 4000, entre estos dos tipos de flujo se encuentra la zona crítica, donde el fluido puede comportarse indistintamente como laminar o...