Flujo Laminar En Tuberias, Carga.
Páginas: 10 (2399 palabras)
Publicado: 15 de noviembre de 2012
ASIGNACION TEORICO – PRÁCTICA
RESUMEN:
Flujo laminar en tuberías – Caída de presión y pérdida de carga
El flujo laminar se caracteriza en que no existen corrientes transversales ni torbellinos, las diferentes capas del fluido discurren ordenadamente siempre en dirección paralela al eje de la tubería y sin mezclarse, siendo el factor dominante, en el intercambio de cantidadde movimiento (esfuerzos cortantes), la viscosidad.
En Flujos incompresibles y no viscosos (sin rozamiento) la energía mecánica total es constante a lo largo de una línea de corriente. Pero cuando se estudia Flujos viscosos, parte de la energía mecánica total se disipa como consecuencia del rozamiento viscoso, lo que provoca una caída de presión a lo largo de la tubería. A velocidades bajas estacaída de presión debería ser proporcional a la velocidad de flujo.
En régimen laminar la energía se pierde del fluido mediante la acción de vencer a las fuerzas de fricción producidas por la tensión de corte. Como el flujo laminar es tan regular y ordenado, las pérdidas de carga lineales hpl se pueden obtener con la llamada ecuación de Hagen-Poiseuille, en donde se tiene dependencia lineal entrela pérdida de carga y el caudal:
hpl laminar=32*μ*L*vρ*g*D2=128*μ*L*Qρ*g*π*D4
Para calcular las perdidas por fricción en régimen laminar también es válida la formula de Darcy-Weisbach, que es la fórmula básica para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías y conductos. La ecuación es la siguiente:
hpl=f*L*v2D*2*g
En donde el coeficiente de fricción (f) depende exclusivamente delnúmero de Reynolds, y se puede obtener su valor: flaminar=64Re
Flujo turbulento en tuberías – Perfil de velocidad turbulento
El flujo turbulento se caracteriza en que existe una continua fluctuación tridimensional en la velocidad de las partículas (también en otras magnitudes intensivas, como la presión o la temperatura), que se superpone a las componentes de la velocidad. Este fenómenoorigina un fuerte intercambio de cantidad de movimiento entre las distintas capas del fluido, dando así esa apariencia caótica y no uniforme de este tipo de flujo.
En algunos casos se debe determinar la velocidad del fluido en un punto dentro de la corriente de flujo. La magnitud de la velocidad no es uniforme a través de una sección particular del conducto, y la forma en que la velocidad varíacon respecto a la posición depende del tipo de flujo que exista.
En un flujo turbulento, debido al movimiento caótico y a la mezcla violenta de las moléculas del fluido, existe una transferencia de momento entre las moléculas, lo cual trae como resultado una distribución de velocidad más uniforme que en el caso del flujo laminar.
En el caso de régimen turbulento la obtención del perfil develocidades es algo complicada. En ciertas ocasiones el perfil se aproxima por una ley de potencia de la forma:
vz*rU0=1-rR1n (1)
Donde n vale:
n=k*8f
Siendo k una constante de valor de 0.41
Integrando la ecuación 1 y sustituyendo U0, se obtiene:
vz*rv=n+1*(2n+1)2*n2*1-rR1n
Descripción del diagrama de Moody
El diagrama de Moody es la representación gráfica en escaladoblemente logarítmica del factor de fricción en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa de una tubería.
En la ecuación de Darcy-Weisbach aparece el término λ que representa el factor de fricción de Darcy, conocido también como coeficiente de fricción. El cálculo de este coeficiente no es inmediato y no existe una única fórmula para calcularlo en todas las situaciones posibles.
Se puedendistinguir dos situaciones diferentes, el caso en que el flujo sea laminar y el caso en que el flujo sea turbulento. En el caso de flujo laminar se usa una de las expresiones de la ecuación de Poiseuille; en el caso de flujo turbulento se puede usar la ecuación de Colebrook-White además de algunas otras cómo ecuación de Barr, ecuación de Miller, ecuación de Haaland.
En el caso de flujo laminar...
RESUMEN:
Flujo laminar en tuberías – Caída de presión y pérdida de carga
El flujo laminar se caracteriza en que no existen corrientes transversales ni torbellinos, las diferentes capas del fluido discurren ordenadamente siempre en dirección paralela al eje de la tubería y sin mezclarse, siendo el factor dominante, en el intercambio de cantidadde movimiento (esfuerzos cortantes), la viscosidad.
En Flujos incompresibles y no viscosos (sin rozamiento) la energía mecánica total es constante a lo largo de una línea de corriente. Pero cuando se estudia Flujos viscosos, parte de la energía mecánica total se disipa como consecuencia del rozamiento viscoso, lo que provoca una caída de presión a lo largo de la tubería. A velocidades bajas estacaída de presión debería ser proporcional a la velocidad de flujo.
En régimen laminar la energía se pierde del fluido mediante la acción de vencer a las fuerzas de fricción producidas por la tensión de corte. Como el flujo laminar es tan regular y ordenado, las pérdidas de carga lineales hpl se pueden obtener con la llamada ecuación de Hagen-Poiseuille, en donde se tiene dependencia lineal entrela pérdida de carga y el caudal:
hpl laminar=32*μ*L*vρ*g*D2=128*μ*L*Qρ*g*π*D4
Para calcular las perdidas por fricción en régimen laminar también es válida la formula de Darcy-Weisbach, que es la fórmula básica para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías y conductos. La ecuación es la siguiente:
hpl=f*L*v2D*2*g
En donde el coeficiente de fricción (f) depende exclusivamente delnúmero de Reynolds, y se puede obtener su valor: flaminar=64Re
Flujo turbulento en tuberías – Perfil de velocidad turbulento
El flujo turbulento se caracteriza en que existe una continua fluctuación tridimensional en la velocidad de las partículas (también en otras magnitudes intensivas, como la presión o la temperatura), que se superpone a las componentes de la velocidad. Este fenómenoorigina un fuerte intercambio de cantidad de movimiento entre las distintas capas del fluido, dando así esa apariencia caótica y no uniforme de este tipo de flujo.
En algunos casos se debe determinar la velocidad del fluido en un punto dentro de la corriente de flujo. La magnitud de la velocidad no es uniforme a través de una sección particular del conducto, y la forma en que la velocidad varíacon respecto a la posición depende del tipo de flujo que exista.
En un flujo turbulento, debido al movimiento caótico y a la mezcla violenta de las moléculas del fluido, existe una transferencia de momento entre las moléculas, lo cual trae como resultado una distribución de velocidad más uniforme que en el caso del flujo laminar.
En el caso de régimen turbulento la obtención del perfil develocidades es algo complicada. En ciertas ocasiones el perfil se aproxima por una ley de potencia de la forma:
vz*rU0=1-rR1n (1)
Donde n vale:
n=k*8f
Siendo k una constante de valor de 0.41
Integrando la ecuación 1 y sustituyendo U0, se obtiene:
vz*rv=n+1*(2n+1)2*n2*1-rR1n
Descripción del diagrama de Moody
El diagrama de Moody es la representación gráfica en escaladoblemente logarítmica del factor de fricción en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa de una tubería.
En la ecuación de Darcy-Weisbach aparece el término λ que representa el factor de fricción de Darcy, conocido también como coeficiente de fricción. El cálculo de este coeficiente no es inmediato y no existe una única fórmula para calcularlo en todas las situaciones posibles.
Se puedendistinguir dos situaciones diferentes, el caso en que el flujo sea laminar y el caso en que el flujo sea turbulento. En el caso de flujo laminar se usa una de las expresiones de la ecuación de Poiseuille; en el caso de flujo turbulento se puede usar la ecuación de Colebrook-White además de algunas otras cómo ecuación de Barr, ecuación de Miller, ecuación de Haaland.
En el caso de flujo laminar...
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