formato articulos IEEE PAPER HIDRAULICA CORTE 1 1


Resumen—La pérdida de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento. A continuación se resumen las principales fórmulas empíricas empleadas en el cálculo de la pérdida de carga que tiene lugar en tuberías. (1)

Palabras claves: coeficiente, empírico, fricción, laminar, pérdidas, transitorio,turbulento,

INTRODUCCIÓN


La pérdida de carga en una tubería es la perdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio dedirección, la presencia de una válvula etc.

Es por tanto que se plantea una posible solución como: fórmulas para el régimen turbulento liso, fórmulas para el régimen turbulento en la zona de transición y fórmulas para el régimen turbulento rugoso.

ECUACIÓN DARCY-WEISBACH (1875).

En cálculo de las pérdidas de energía debidas a la fricción en una tubería o conducto cilíndrico largo, con un interior dediámetro continuo, debe hacerse mediante el uso de la ecuación de Darcy – Weisbach, mostrada a continuación:


Dónde:
f = Factor de fricción.
L = Longitud de la tubería (m).
D = Diámetro de la tubería (m).
v = Velocidad media del fluido (m/s).
g = Aceleración de la gravedad (m/s2 ).

Esta ecuación conforma la ecuación universal de resistencia fluida para conductos a presión para la cual debentenerse en cuenta los siguientes aspectos:

1. El coeficiente de fricción de Darcy, f, para tuberías de sección circular se obtiene utilizando las siguientes ecuaciones: - Flujo Laminar (Re menor que 2000)

- Flujo Laminar (Re menor que 2000)



Donde,
Re = Número de Reynolds.

- Flujo Turbulento (Re mayor que 4000), desde flujo hidráulicamente liso a flujo hidráulicamente rugoso.



Donde, ks= Rugosidad absoluta de la tubería (m).

Otra manera de obtener el coeficiente de fricción es por medio del diagrama de moody. Figura [1]

Para calcular el factor de fricción de acuerdo con esta última ecuación se debe utilizar un proceso iterativo tal como el Método de Iteración de un Punto o el Método de Newton-Raphson.


Donde,
ρ = Densidad del fluido (kg/m3 ).
µ = Viscosidad del fluido(Pa*s).

En todo caso el diseño debe evitar, para todas las condiciones normales de operación, la operación de la línea de conducción para flujos en la zona de transición (2000 < Re < 4000).

En la Tabla [1] se dan los valores de la densidad y la viscosidad absoluta del agua como función de la temperatura.

La rugosidad absoluta (ks) de las tuberías se debe evaluar tomando como guía la Tabla [2]Cálculo de las pérdidas menores
menores Para el cálculo de las pérdidas menores producidas por los accesorios colocados en la línea de conducción, tales como las válvulas, los codos, las tees, las reducciones, las ampliaciones y otros accesorios debe utilizarse la siguiente ecuación:



Donde,
Km = Coeficiente de pérdidas menores.

El Coeficientes de pérdidas menores para accesorios comunes semuestra en la tabla [3]. (2)

ECUACIÓN DE HAZEN-WILLIAMS (1905)

Alternativamente, para el cálculo del diámetro de las tuberías de las conducciones, se podrá utilizar la ecuación de Hazen-Williams mostrada a continuación:





Donde,
L = Longitud de la tubería (m).
Q= Caudal (m3 /s).
C = Coeficiente de Hazen-Williams.
D = Diámetro de la tubería (m).

En este caso es necesario tener en cuenta lassiguientes consideraciones limitantes para el uso de esta ecuación, las cuales son:
a. El diámetro nominal no puede ser menor que 100 milímetros.
b. La velocidad no puede ser mayor que 3 m/s.
c. El flujo no puede ser laminar.

En caso de que las velocidades de lavado sean mayores, para los cálculos hidráulicos correspondientes, se debe hacer uso de la ecuación de Darcy-Weisbach en conjunto con...