FRICCION DE TUBERIAS

Fricción en Una Tubería.
A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas de energía debido a la fricción que hay entre el liquido y la pared de la tubería; tales energías traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo.
En estructuras largas, las pérdidas por fricción son muy importantes, por lo que ha sidoobjeto de investigaciones teórico-experimentales para llegar a soluciones satisfactorias de fácil aplicación.
Para estudiar el problema de la resistencia al flujo resulta necesario volver a la clasificación inicial de los flujos laminar y turbulento.
Osborne Reynolds (1883) en base a sus experimentos fue el primero que propuso el criterio para distinguir ambos tipos de flujo mediante el númeroque lleva su nombre, el cual permite evaluar la preponderancia de las fuerzas viscosas sobre las de inercia.
Es muy necesario tomar en cuenta las pérdidas de energía por la fricción que se produce entre las paredes de las tuberías o de los diferentes accesorios que conforman determinado equipo, ya que esto se traduce en costos adicionales, la fricción ocasionada en la tubería puede dar comoresultado daños en la misma, esto sucede por el flujo del fluido, cuando trae en su masa sedimentos que aparte de dañar todo un sistema de tubería de cualquier empresa por efectos de corrosión podría dañar equipos e instrumentos.
Efecto de la Rugosidad: se sabe desde hace mucho tiempo que, para el flujo turbulento y para un determinado número de Reynolds, una tubería rugosa, da un factor defricción mayor que en una tubería lisa. Por consiguiente si se pulimenta una tubería rugosa, el factor de fricción disminuye y llega un momento en que si se sigue pulimentándola, no se reduce más el factor de fricción para un determinado número de Reynolds.
Tipos de fricción dentro de las tuberías.
1.- Fricción de Superficie: es la que se origina entre la pared y la corriente del fluido, hfs. Lascuatro magnitudes más frecuentes para medir la fricción de superficie son: f

, y se relacionan mediante la ecuación:

El subíndice s indica que se trata del factor de fricción de Fanning que corresponde a la fricción de superficie.
2.- Fricción debida a Variaciones de Velocidad o Dirección: cuando ocurre una variación de velocidad de un fluido, tanto en dirección como en valor absoluto, acausa de un cambio de dirección o de tamaño de la conducción, se produce una fricción adicional a la fricción de superficie, debida al flujo a través de la tubería recta. Esta fricción incluye a la Fricción de Forma, que se produce como consecuencia de los vérticese distorsionan las líneas de corriente normales y cuando tiene lugar la separación de capa límite. Debido a que estos efectos no sepueden calcular con exactitud, es preciso recurrir a datos empíricos.
Pérdidas por Fricción debido a una Expansión Brusca de la Sección Transversal: si se ensancha bruscamente la sección transversal de la conducción, la corriente de fluido se separa de la pared y se proyecta en forma de chorro en la sección ensanchada. Después el chorro se expansiona hasta ocupar por completo la sección transversalde la parte ancha de la conducción. El espacio que existe entre el chorro expansionado y la pared de la conducción está ocupado por el fluido en movimiento de vértice, característica de la separación de la capa límite, y se produce dentro de este espacio una fricción considerable.
Las pérdidas por fricción, correspondientes a una expansión brusca de la conducción, son proporcionales a la cargade velocidad del fluido en la sección estrecha, y están dadas por:

Siendo Ke un factor de proporcionalidad llamado coeficiente de pérdida por expansión y V2a, la velocidad media en la parte estrecha de la conducción
Efectos del tiempo y uso en la fricción e tuberías: las pérdidas de fricción en tuberías son muy sensibles a los cambios de diámetro y rugosidad de las paredes. Para un Caudal...