Gu A 1

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA
FACULTAD DE MECANICA

Mecánica de Fluidos II
Pérdidas de carga en tuberías

Facilitador: Jayson Cedeño

-20141

Flujo de los fluidos no
compresibles
Flujo de los fluidos
compresibles

Fluidos compresibles e
incompresibles

Los fluidos incompresibles son
aquellos en los que el volumen
permanece
constante
independientemente de las fuerzas
aplicadas, mientras quelos fluidos
compresibles son aquellos cuyo
volumen puede cambiar cuando se
les aplica una fuerza.

Los

principios
físicos
más
importantes en el estudio del flujo de
fluidos son:
◦ el balance de materia "Ecuación de
continuidad",
◦ el balance de energía “Ecuación de
Bernoulli”,
◦ y el de cantidad de movimiento

Ecuación de continuidad
Los factores que afectan la velocidad son:
 Tipo

defluido
 Longitud del sistema de flujo
 El tipo de tubería
 La caída de presión permitida
 Bombas, accesorios, válvulas que puedan
conectar para manejar las velocidades específicas
 La temperatura, la presión y el ruido
 Se debe tener en cuenta que las tuberías de gran
diámetro producen baja velocidad y viceversa,
tubos de pequeño diámetro altas velocidades.

Bombear

fluidos a grandesdistancias
desde los depósitos de almacenamiento
hasta las unidades de proceso, produce
una importante caída de presión, tanto en
las tuberías como en las propias unidades.

Luego

es necesario el cálculo de la
potencia para el bombeo y el diseño del
sistema de tuberías.

Restricciones de la ecuación de
Bernoulli
 Solo es valida para fluidos incompresibles
w1=w2
 No tiene en cuenta dispositivos queagreguen energía al sistema W=0
 No hay transferencia de calor Q=0
 No hay perdidas
por fricción ft=0
2
2

v1
P1
v2
P2
z1 
 z2 

2g 
2g 

Punto 1
Punto 2

Pérdidas por fricción
Un fluido en movimiento ofrece una
resistencia de fricción al flujo.
Debido al roce, parte de la energía del
sistema se convierte en energía térmica
(calor), que se disipa a través de las paredes
del conducto en elque el fluido se desplaza.
Existen dispositivos mecánicos que pueden
entregar energía al fluido (ej: bombas).
También es posible que el fluido entregue
energía a un dispositivo mecánico externo
(ej: turbina)

Pérdidas por fricción
La magnitud de la pérdida de energía (pérdidas
mayores) al interior de un conducto depende de:
 Las

propiedades del fluido
 La velocidad de flujo
 Tamaño delconducto
 La rugosidad de la pared del conducto
 La longitud del conducto

Pérdidas por fricción
Dispositivos externos, tales como válvulas y
conectores, al controlar o modificar la
dirección y/o la rapidez de flujo, también
hacen que la energía se disipe en forma de
calor.
En general, las pérdidas debidas a la
presencia de válvulas y conectores son
pequeñas si se comparan con aquellas
producidas en latubería misma. Por esta
razón se les llama pérdidas menores.

Nomenclatura de las pérdidas
y adiciones de energía
Se adoptará la siguiente nomenclatura:
 hBomba

= Energía entregada al fluido mediante
un dispositivo mecánico externo (ej: bomba)

 hTurbina

= Energía retirada desde el fluido
mediante un dispositivo mecánico externo (ej:
turbina, motor de fluido)

 hL

= Energía perdida por elsistema debido a la
fricción en la tubería y en las válvulas y
conectores (suma de las pérdidas mayores y
menores)

ECUACIÓN GENERAL DE ENERGÍA
Punto 2

Punto 1

Válvula

hBomba

hTurbina

Codo
hL

Bomba

hL

Turbina

2

2

v1
P1
v2
P2
z1 

 hBomba  hTurbina  hL  z 2 

2g 
2g 


w Bomba

gQhBomba

 Bomba



wTurbina Turbina gQhTurbina

Pérdidas de energía debido a la
fricciónhTuberia
Es dada por la ecuación de Darcy (utilizada para flujo
laminar y turbulento)

hTuberia

L V prom
f
D 2g

2

Donde:
L = longitud de la tubería
D = Diámetro nominal del conducto
V = Velocidad de flujo
f = coeficiente de fricción ( adimensional )

V
h

K

2
g
v
L
v
h
K

f2g

D
2
g

2
p
r
o
m
A
c
e
s
o
r
i
L
2
2
e
A
cesoriL
Pérdidas Menores

Un método común para determinar las...