Flujo De Fluidos

OPERACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS

TEMA 3: CIRCULACIÓN DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES Índice
TEMA 3: CIRCULACIÓN DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES ................................................................ 1 1. Flujo de fluidos incompresibles newtonianos ................................................................... 2 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2. Conducción cilíndrica sin accidentes......................................................................... 2 Conducciones cilíndricas con accidentes .................................................................. 5 Conducciones no cilíndricas ...................................................................................... 5 Redes de conducciones .............................................................................................7 Sistemas de redes complejos .................................................................................... 8

Impulsión de líquidos ...................................................................................................... 10 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Introducción ............................................................................................................ 10Cargas en el sistema ................................................................................................ 10 Punto de colocación de una bomba ........................................................................ 14 Potencia de la bomba. Rendimiento ....................................................................... 15 Aparatos para la impulsión de líquidos................................................................... 16 Criterios de selección del tipo de bomba ................................................................ 29

3.

Bibliografía ...................................................................................................................... 30

1

OPERACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS

1. Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
Acontinuación se describen los distintos casos que pueden presentarse en el flujo de fluidos incompresibles, es decir, los LIQUIDOS, en conducciones cilíndricas, no cilíndricas y redes de cilíndricas, conducciones.

1.1 Conducción cilíndrica sin accidentes
Consideraremos la circulación de un fluido por una conducción cilíndrica rectilínea sin ningún tipo de accidentes (Figura 1). .

Figura 1.Tramo recto de tubería sin accidentes

Se consideran los siguientes casos: Caso 1 2 3 Magnitud desconocida ∆P Q (o m) D Datos conocidos ρ, µ, ε, L, D y Q , ρ, µ, ε L, D y ΣF (o ∆P) ε, ρ, µ, ε, L, Q e ∆P ,

En los dos primeros casos, se conoce el tipo de conducción a instalar, por lo que dado el valor de D es inmediato el de ε

D

. En todos los casos, se aplicará el balance de energíamecánica o

ecuación de Bernoulli para líquidos, sin equipo de impulsión:

g(z2 − z1 ) +

P2 − P1

ρ

+

V22 V12 − + ΣF = 0 2α2 2α1

(1)

Introduciendo la ecuación de Fanning para calcular ΣF

L 32 fQ2L ΣF = 2 fV = D π 2D 5
2

(2)

Y eliminando el término de la energía cinética (V2 = V1), se obtiene

g(z2 − z1 ) +
−

P2 − P1

ρ

+

32 fQ2L =0 π 2D 5

(3)

Caso 1:Puesto que se conocen Q y D (y por tanto V) V):

2

OPERACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS
− − − − − conocidos ρ, D, µ y V se calcula el Re conocido D y el tipo de tubo puede calcularse ε conocido ε

D

D

y Re se obtiene de la gráfica de Moody o la ecuación de Colebrook-

White el valor de f conocido f, V, L y D se calcula ΣF con la ecuación de Fanning (ec. (2)) y sustituyendo en laecuación (3), se deduce la pérdida de presión que experimenta el fluido. Caso 2:

En este caso no se puede calcular Q de forma directa y es preciso utilizar métodos iterativos. Si se utiliza el método gráfico de utilizar la gráfica de Moody, se debe proceder por un procedimiento de tanteo, mientras que si se utiliza la ecuación de Colebrook hay que resolver un sistema de ecuaciones. a) Tanteando...