fluidos

Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Química y Textil


Laboratorio de Operaciones Unitarias I
Flujo de Fluidos

Informe Preliminar


Objetivos:

Determinación de las variables involucradas en el estudio de un fluido a través de una tubería y accesorios, como también verificar si existen pérdidas de energía significativas.
Determinar las perdidas de energíainvolucrada con el fluido que pasa a través de una tubería y accesorios.
Comparar los modelos de estudio de flujo en tuberías con el ensayo experimental, utilizando como parámetro de comparación la diferencia de altura en los manómetros de mercurio y tetracloruro de carbono respectivamente.
Seleccionar el tipo de material más recomendable para el diseño de un sistema de transporte de fluidos queopera a condiciones específicas.


Resumen:

Cuando se trata de conductos cerrados, los tipo de energía que pueden perderse son la energía de presión, la energía cinética si el área de la sección transversal de la tubería es variable, y la energía potencial que depende de la posición (en caso de ser una tubería en posición horizontal esta energía es nula).

Pérdida de Energía por Fricción:La energía de presión expresada como energía por unidad de peso de fluido tiene unidades de cabeza (h); tal como se encontró el análisis dimensional anterior, la perdida de cabeza por fricción es:




Donde:

hf = energía por unidad de peso perdida por fricción.
f = factor de fricción de darcy.
l = longitud del tramo de la tubería en el cual se pierde hf.
d = diámetro de la tubería.
v= velocidad media.



Se sabe que el factor de fricción f es una función compleja del número de reynolds y de la rugosidad relativa.




Existen diversas correlaciones que nos permiten determinar el valor del factor de fricción dependiendo del número de reynolds y por consecuencia del flujo y tipo de fluido, así como de las características de la tubería.

Correlaciones del factor defricción f:

Flujo Laminar

Ecuación de Hagen-Poiseuille:



Flujo Turbulento

Flujo Hidráulicamente Liso:



Donde:

δ´: es el espesor de la subcapa laminar viscosa.
ks: rugosidad absoluta.

Ecuación de Blassius:



Ecuación de Prandtl-Von Karman:



Flujo Hidráulicamente Rugoso

Tamaño de la Rugosidad:




Ecuación de Prandtl-Von Karman:



Flujo TransicionalTamaño de la Rugosidad:



Ecuación de Colebrook-White:




Pérdidas de Energía por Nivel:

En cuando a la determinación de perdidas de energías potencial la expresión es la siguiente:

Perdida de energía por nivel = g.Δz

Donde:
g es la constante gravitatoria.
Δz es la diferencia de nivel (salida-entrada) en una tubería


Pérdidas de Energía por variación de Área:Ocurre cuando el área de la sección transversal de la tubería varía, esto genera un aumento o disminución de la velocidad lineal promedio del fluido, y como efecto genera un cambio o variación en la energía cinética que influye directamente en la perdida de presión del tramo en el que ocurre la variación.

Perdida de energía por variación del área = Δv2/2


Perdidas secundarias por accesorios:Los accesorios en instalaciones de tuberías casi siempre son indispensables, usualmente se requieren codos para empalmar dos o mas tuberías, válvulas que permitan controlar los flujos, así como de instrumentos de control que nos permiten llevar un control mas automático del sistema, sin embargo el uso de todos estos también generan perdidas de energías que son manifestadas como caídas de presiónen el lugar donde dichos equipos son instalados.

Por lo cual cada vez que se coloca un accesorio debemos tener en cuenta que este aumenta la caída de presión en el tramo que es instalado e influye a su vez en la caída de presión total del transporte de un fluido.

Existe una ecuación para determinar el la perdida de energía por fricción que estos accesorios ocasionan al ser instalados en un...