Calculo Del Caudalde Agua En Tuberias

Cálculo de caudal de agua en tubería
De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación, búsqueda
El cálculo del caudal de agua viene expresado por la ecuación de continuidad:

en la que:
* Q es el caudal (m³/s)
* V es la velocidad (m/s)
* S es la sección de la tubería (m²)
Para que el fluido discurra entre dos puntos a lo largo de una línea de flujo, debe existir unadiferencia de energía entre esos dos puntos. Esta diferencia corresponderá, exactamente, a las pérdidas por rozamiento, que son función de los organismos.
* la rugosidad del conducto
* la viscosidad del fluido
* el régimen de funcionamiento (régimen laminar o régimen turbulento)
* el caudal circulante, es decir de la velocidad (a más velocidad, más pérdidas)
El cálculo de caudales sefundamenta en el Principio de Bernoulli que, para un fluido sin rozamiento, se expresa como:

donde
* g es la aceleración de la gravedad
* ρ es la densidad del fluido
* P es la presión
Se aprecia que los tres sumandos son, dimensionalmente, una longitud, por lo que el principio normalmente se expresa enunciando que, a lo largo de una línea de corriente, la suma de la alturageométrica (h) la altura de velocidad ()y la altura de presión () se mantiene constante.
Considerando el rozamiento, la ecuación entre dos puntos 1 y 2 se puede expresar como:

o lo que es igual
,
donde pérdidas(1,2) es la pérdida de energía (o de altura) que sufre el fluido por rozamiento al circular entre el punto 1 y el punto 2. Esta ecuación es aplicable por igual al flujo por tuberías como porcanales y ríos.
Si L es la distancia entre los puntos 1 y 2 (medidos a lo largo de la conducción), entonces el cociente (pérdidas (1,2)) / L representa la pérdida de altura por unidad de longitud de la conducción. A este valor se le llama pendiente de la línea de energía y se lo denomina J.
[editar] Fórmulas experimentales
Existen varias fórmulas experimentales que relacionan la pendiente de lalínea de energía con la velocidad de circulación del fluido. Cuando éste es agua, quizás la más sencilla y más utilizada sea la fórmula de Manning:

* n es el coeficiente de rugosidad, depende del material de la tubería
* Rh es el radio hidráulico de la sección (área / perímetro mojado = un cuarto del diámetro para conductos circulares a sección plena).
En general, las alturas geométricasson un dato. De esta manera, conocidas las condiciones en un punto (por ejemplo, en un depósito la velocidad nula en la superficie y la presión es la presión atmosférica) y la geometría de la conducción, se pueden deducir las características del flujo (velocidad y presión) en cualquier otro.
, todas las pérdidas localizadas son solamente función de la velocidad, viniendo ajustadas medianteexpresiones experimentales del tipo:

Los coeficientes K se encuentran tabulados en la literatura técnica especializada, o deben ser proporcionados por los fabricantes de piezas para conducciones. En general si se realiza el cálculo sin considerar las pérdidas localizadas, los errores cometidos resultan poco significativos a efectos prácticos. También se suele utilizar el concepto de longitudequivalente para el cálculo de pérdidas localizadas. En este caso, se calcula a partir del diámetro de la tubería y de los valores tabulados para cada tipo de elemento que pueda producir una pérdida localizada, una longitud que, multiplicada por las pérdidas unitarias J, da el valor de las pérdidas localizadas.
Conducción de líquidos
[editar] Pérdida de carga en conducto rectilíneo
Si el flujo esuniforme, es decir que la sección es constante, y por lo tanto la velocidad también es constante, el Principio de Bernoulli, entre dos puntos puede escribirse de la siguiente forma:

donde:
= constante gravitatoria;
= altura geométrica en la dirección de la gravedad en la sección ó ;
= presión a lo largo de la línea de corriente;
= densidad del fluido;
= perdida de carga; ; siendo la...