Flujo en tuberias
Páginas: 5 (1203 palabras)
Publicado: 11 de septiembre de 2010
Fluidos en tuberías
Hay dos tipos diferentes de flujo de fluidos en tuberías:
Flujo laminar.- Existe a velocidades más bajas que la critica, se caracteriza por el deslizamiento de capas cilíndricas concéntricas una sobre otras de manera ordenada. Se determina que hay flujo laminar cuando el numero de Re (Reynolds) es menor de 2000.
Flujo transicional. - también llamado flujo critico,existe cuando el caudal se incrementa después de estar en flujo laminar hasta que las laminas comienzan a ondularse y romperse en forma brusca y difusa. Se determina cuando el número de Re tiene valores entre 2000 y 4000.
Flujo turbulento.- existe a velocidades mayores que la critica, cuando hay un movimiento irregular e indeterminado de las partículas del fluido en direcciones transversalesa la dirección principal de flujo. Es determinado cuando el número de Re tiene valores mayores a 4000.
Numero de Reynolds.
Relaciona la fuerza de inercia y fuerza de viscosidad. Para calcular el número de Re tenemos la siguiente ecuación:
Donde:
Re = numero de Reynolds.
( = densidad (lb. / pie3)
D = diámetro ID, ft.
V = velocidad de flujo (pie / seg.).
( = viscosidad ( lb /ft-seg).
Para gases se utiliza:
Donde:
SG = gravedad especifica del gas a condiciones standard ( aire = 1)
d = diámetro interior de tubería, in (pulgadas)
( = viscosidad del gas, cp
Qg = flujo de gas, en MMSCF (millones de pies cúbicos standards).
1.12 ECUACION GENERAL PARA EL BALANCE DE ENERGIA MECANICA.
El teorema de Bernoulli es una forma de expresión de la aplicación de la ley de laconservación de la energía al flujo de fluidos en tuberías.
Donde:
Z = elevación de la cabeza, ft
P = presión , PSI
( ( Densidad, lb/ft3
v = velocidad, pie ( ft)/seg.
g = constante gravitacional
HL= perdida de presión de cabeza por fricción, psi.
Para calcular HL utilizamos la ecuación de Darcy:
Donde:
f = factor de proporcionalidad ( factor de fricción ).
L = longitud detubería en pies.
D = diámetro de tubería.
Si conocemos en los dos puntos 1 y 2 Z, P, D respectivamente se puede calcular fácilmente la velocidad de flujo.
Para diseño de facilidades en ocasiones se asume que Z1 – Z2 es cero por lo que la ecuación de Bernoulli ( Ec. 1.15 ) nos queda:
donde:
d = diámetro interior de la tubería ( ID), in.
Para determinar f utilizamos el gráfico 4.Desarrollada por Moody.
Para flujos turbulentos necesitamos el factor de rugosidad (( / d ).
En la tabla 1.2 encontramos valores de rugosidad para distintos tipos de tuberías:
TABLA 1.2
RUGOSIDAD DE TUBERIA
|TIPO DE TUBERIA |RUGOSIDAD ( ft ) |RUGOSIDAD ( in ) |
|( Limpia y nueva ) || |
|Concreto ( unlined Concreto ) |0.0001- 0.01 |0.012 - 0.12 |
|Castirón – uncoated. |0.00085 |0.01 |
|Galvanized iron |0.0005 |0.006|
|Carbon stell |0.00015 |0.0018 |
|Fiberglass |0.00002515 |0.0003 |
|Draw tubing |0.000005 |0.00006 |
1.13ECUACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS
1.13.1 Flujo de fluidos incompresibles
En un fluido incompresible, la densidad puede ser considerada constante.
Dentro de las facilidades se consideran diámetros pequeños. Para aplicar la siguiente ecuación para el flujo de un líquido a través de una tubería de diámetro constante, colocada en una posición horizontal (Z1 – Z2 = 0 ) se tiene:
1...
Hay dos tipos diferentes de flujo de fluidos en tuberías:
Flujo laminar.- Existe a velocidades más bajas que la critica, se caracteriza por el deslizamiento de capas cilíndricas concéntricas una sobre otras de manera ordenada. Se determina que hay flujo laminar cuando el numero de Re (Reynolds) es menor de 2000.
Flujo transicional. - también llamado flujo critico,existe cuando el caudal se incrementa después de estar en flujo laminar hasta que las laminas comienzan a ondularse y romperse en forma brusca y difusa. Se determina cuando el número de Re tiene valores entre 2000 y 4000.
Flujo turbulento.- existe a velocidades mayores que la critica, cuando hay un movimiento irregular e indeterminado de las partículas del fluido en direcciones transversalesa la dirección principal de flujo. Es determinado cuando el número de Re tiene valores mayores a 4000.
Numero de Reynolds.
Relaciona la fuerza de inercia y fuerza de viscosidad. Para calcular el número de Re tenemos la siguiente ecuación:
Donde:
Re = numero de Reynolds.
( = densidad (lb. / pie3)
D = diámetro ID, ft.
V = velocidad de flujo (pie / seg.).
( = viscosidad ( lb /ft-seg).
Para gases se utiliza:
Donde:
SG = gravedad especifica del gas a condiciones standard ( aire = 1)
d = diámetro interior de tubería, in (pulgadas)
( = viscosidad del gas, cp
Qg = flujo de gas, en MMSCF (millones de pies cúbicos standards).
1.12 ECUACION GENERAL PARA EL BALANCE DE ENERGIA MECANICA.
El teorema de Bernoulli es una forma de expresión de la aplicación de la ley de laconservación de la energía al flujo de fluidos en tuberías.
Donde:
Z = elevación de la cabeza, ft
P = presión , PSI
( ( Densidad, lb/ft3
v = velocidad, pie ( ft)/seg.
g = constante gravitacional
HL= perdida de presión de cabeza por fricción, psi.
Para calcular HL utilizamos la ecuación de Darcy:
Donde:
f = factor de proporcionalidad ( factor de fricción ).
L = longitud detubería en pies.
D = diámetro de tubería.
Si conocemos en los dos puntos 1 y 2 Z, P, D respectivamente se puede calcular fácilmente la velocidad de flujo.
Para diseño de facilidades en ocasiones se asume que Z1 – Z2 es cero por lo que la ecuación de Bernoulli ( Ec. 1.15 ) nos queda:
donde:
d = diámetro interior de la tubería ( ID), in.
Para determinar f utilizamos el gráfico 4.Desarrollada por Moody.
Para flujos turbulentos necesitamos el factor de rugosidad (( / d ).
En la tabla 1.2 encontramos valores de rugosidad para distintos tipos de tuberías:
TABLA 1.2
RUGOSIDAD DE TUBERIA
|TIPO DE TUBERIA |RUGOSIDAD ( ft ) |RUGOSIDAD ( in ) |
|( Limpia y nueva ) || |
|Concreto ( unlined Concreto ) |0.0001- 0.01 |0.012 - 0.12 |
|Castirón – uncoated. |0.00085 |0.01 |
|Galvanized iron |0.0005 |0.006|
|Carbon stell |0.00015 |0.0018 |
|Fiberglass |0.00002515 |0.0003 |
|Draw tubing |0.000005 |0.00006 |
1.13ECUACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS
1.13.1 Flujo de fluidos incompresibles
En un fluido incompresible, la densidad puede ser considerada constante.
Dentro de las facilidades se consideran diámetros pequeños. Para aplicar la siguiente ecuación para el flujo de un líquido a través de una tubería de diámetro constante, colocada en una posición horizontal (Z1 – Z2 = 0 ) se tiene:
1...
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