flujo a presión en tuberías

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Sede Barcelona













Fecha:
16-10-12

Índice
Pág.
Introducción
Estudio de la fuerza cortante en un conducto……………………………………………………………………..4
Ecuación de Karman-Prandtl………………………………………………………………………………………………..6
Capalímite…………………………………………………………………………………………………………………………..7
Descarga libre de dos o más ramales………………………………………………………………………………….12
Tubería con servicio en su recorrido………………………………………………………………………………….14
Conclusión…………………………………………………………………………………………………………………………15
Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………………..16
Anexos………………………………………………………………………………………………………………………………17


Introducción
El flujo de agua entuberías, tiene una inmensa significación práctica en ingeniería civil. El agua es conducida normalmente desde su fuente en tuberías de presión hasta la planta de tratamiento, luego sale al sistema de distribución y finalmente llega al consumidor. El estudio del flujo en sistemas de tuberías es una de las aplicaciones más comunes de la mecánica de fluidos, esto ya que en la mayoría de lasactividades humanas se ha hecho común el uso de sistemas de tuberías.


Estudio de la fuerza cortante en conducto
Es una fuerza por unidad de carga que se necesita para vencer el rozamiento interno de las partículas fluidas cuando estos se desplazan de un punto hacia otro. Las fuerzas de este existirán siempre en los fluidos reales pudiendo variar su distribución cuando se trate de un régimen deflujo laminar o turbulento.








a) Fuerza cortante en una canalización:










Esfuerzo de corte para canales con pendiente pequeña.
(Pendiente en el fondo del canal)

Cuando:
Y=h (En la superficie)
Y=0 (En el fondo del canal)
Y=

Más desgaste en el fondo del canal. El esfuerzo de fricción es mayor.



b) Fuerzacortante en tubería.

Esfuerzo de corte

y=0
Y=
Y=D S


Ecuación de Karman-Prandtl
  En 1930 comenzó el estudio moderno de las ecuaciones de flujo con investigaciones que tenían por objetivo obtener una expresión general para el cálculo del factor de fricción (Moore, 1959). En ese año, Prandtl y von Karman propusieron dos ecuaciones para su cálculo.

Que puede aplicarse acualquier fluido en tubos lisos y en régimen turbulento, mientras que para tubos rugosos, la ecuación es:
En donde:
r= radio interno de la tubería
ε= rugosidad










La Capa límite
La capa límite o capa fronteriza de un fluido es la zona donde el movimiento de éste es perturbado por la presencia de un sólido con el que está en contacto. La capa límite se entiende como aquella enla que la velocidad del fluido respecto al sólido en movimiento varía desde cero hasta el 99% de la velocidad de la corriente no perturbada.
Dentro de la capa limite los esfuerzos viscosos son intensos y determinan un fuerte gradiente de velocidades. Fuera de la capa limite el fluido se comporta como perfecto e irrotacional con energía constante y por lo tanto son aplicables las ecuaciones deEuler y la teoría del flujo potencial.
Espesor de la capa limite
La definición más generalizada considera el espesor como la distancia a la cual la velocidad es el 99% de la que existiría en ausencia del contorno.
Otra medida es el espesor de desplazamiento , definido como la distancia que la frontera tendría que ser desplazada si Todo el flujo se supusiera sin fricción y se mantuviera elmismo flujo de masa en cualquier sección. Luego, considerando un ancho unitario a lo largo de z a través de una placa plana infinita con un ángulo de ataque cero (véase la fig. 2.2), para flujo incompresible se tiene:

Ahora:

Despejando nos queda:


Otra medida es el espesor de momentum θ. Éste se define como la distancia θ desde la frontera real de manera que la...