Flujo De Fluidos

45. Instalación De Tuberías Y Flujo De Fluidos

El flujo de fluidos en tuberías es expresado por las mismas leyes, si el líquido o el gas está referido. Esto puede aparecer extraño en la primera vista, pero es debido al papel importante desempeñado por la viscosidad del líquido; y puesto que la viscosidad se define en términos de resistencia al flujo, es debido a su efecto que las fórmulas seunifican.
Puesto que la mayoría de los problemas del flujo de gas en una fábrica de azúcar se pueden resolver fácilmente por la adopción de velocidades recomendadas, estaremos referidos aquí principalmente al flujo de líquidos. Sin embargo, una vez que se sabe la viscosidad, los problemas se pueden solucionar en cualquier caso por métodos totalmente análogos.
En la fábrica, nos referimosprincipalmente a los líquidos siguientes: agua, jugo, jarabe, melaza (intermedia y final), vapor, dióxido de carbono, aire y humos.

FÓRMULAS GENERALES


A. Ecuación de flujo
En cualquier tubería que transporta un líquido, tenemos:

Q= Flujo de volumen, en m3/s (cu.ft./s)
D=Diámetro de la tubería, en m (pies)
U=Velocidad del líquido, en m/s (pie/s).


(45.1)


B. Caída depresión.
Todo flujo implica la fricción, y por lo tanto la pérdida de energía, descrita en la actual conexión como “caída de presión”. Tenemos:



(45.2)
I


∆ P =Caída de presión del líquido a lo largo de la pipa, en kg/m2 (Ib. /sq.pie.)
λ = Coeficiente que expresa resistencia al flujo (sin dimensiones)
ω = Densidad del líquido, en kg/m3 (libra. /cu.pie.)
U = velocidad mala del flujo dellíquido, en m/s (pie/s)
g = 9.8 m/s2 (32.16 pie./s2)
L = Longitud de la tubería, en m (pie)

1116 INSTALACIÓN DE TUBERIAS Y FLUJO DE FLUIDOS CAP 45

D = diameter of pipe, in m (ft.).
It is sometimes convenient to express a pressure drop in head of liquid. We have then:




(45.3)



J = pressure drop (or loss of head) along the pipe, in m (ft.) head ofliquid.
In the same way, the head loss may be expressed per unit length of pipe:

(45.4)

j= unit loss of head, in m per m length pipe (ft. per ft.).
(For water, 1 ft. head = 62.4 Ib./sq.ft.)
When the flow takes place by gravity, without obstruction or restriction at entry, exit, or along the pipe, the loss of head J is equal to the difference of level:
J=z (45.5)
The critical pointconsists in calculating λ, which for laminar flow is a function of the Reynolds number only, but with turbulent flow is also influenced by the roughness of the interior walls of the pipe.

C. Reynolds number
This is a dimensionless coefficient which characterises the nature of the flow, whether laminar or turbulent:
(45.6)
R = Número de Reynolds.
U = Velocidad del fluido, en m/s(pie/s)
D = Diámetro de tubería, en m (pie)
ν = Viscosidad cinemática del fluido = ηg/ω, in m/s (sq.ft./s)
η = Viscosidad absoluta del fluido, in (lb.s/sq.ft.)
ω = Densidad del fluido, en kg/m3 (lb./cu.ft.)

When R < 2,320, the flow is laminar, i.e. the elements of fluid move parallel the centreline of the pipe, and the variation across an axial of the pipe follows a parabolic law, themaximal velocity being that at the centre.
When R > 3,000, the flow is turbulent, or eddying.
When R lies between these two values, the flow is unstable and may he eiiher laminar or turbulent. The values 2,320 and 3,000 are called the upper and lower critical values of the Reynolds number.

GENERAL FORMULAE 1117

D. Viscosidad.
The kinematic viscosity v is generally expressed in stokes.In calculations for piping, the M.K.S. system (metre, kilogram-force, second), or the British f.p.s system are generally us­ ed; the conversion is readily made:
1 v (m2/s) = 10,000 stokes (cm2/s)
1 f.p.s. unit (sq.ft./s) = 929 stokes (45.7)
1 v (m2/s) = 10.764 f.p.s. units
The kinematic viscosity is determined by means of a gravity flow viscosimeter (since it...