Operaciones unitarias

Código:
Vigencia:
Rev.:

PERDIDA DE CARGA
Ramo: Laboratorio de Operaciones Unitarias
Carrera: Tecnólogo en Alimentos
Depto. de Ciencias y Tecnología de los Alimentos
Elaborado por los profesores: Maria Isabel Bravo S.

OPUTEAL02
28.08.09
01

Facultad Tecnológica
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

I. INTRODUCCION
En las Industrias y Empresas en general, la energía es un conceptoque se
maneja reiteradamente, con mucho cuidado y racionalidad, debido a que ésta
está directamente relacionada con los costos involucrados en el proceso.
Se busca siempre la optimización de energía, ya sea en procesos de
transporte de fluidos, transferencia de calor o en cualquier otra actividad que
se desarrolle y que esté relacionada con los costos.
En los sistemas de transporte defluidos, la PÉRDIDA DE CARGA, juega un
papel importante en la cuantificación de los requerimientos energéticos
macánicos del sistema, lo cual se realiza a través del Balance de Energía
Mecánica o Ecuación de Bernoulli., que considera todas las energías
involucradas en el transporte de fluidos.
Esta pérdida de Carga, considera la energía disipada por la fricción
producida en la superficie interna delas tuberías, codos, válvulas,
expansiones, contracciones y otros accesorios, al circular por su interior un
fluido.
ANTECEDENTES TEORICOS
1.-UN FLUIDO QUE CIRCULA A TRAVÉS DE UNA TUBERÍA experimenta
una pérdida de presión debido a la fricción que se produce entre el fluido y las
paredes internas de la tubería, esta pérdida de presión, llamada también
pérdida de carga o pérdida de energíapor fricción, depende de la
longitud de la tubería (L), del Diámetro que ella posea (D), de la velocidad
media con que circula el fluido por el interior de ella (v) y de la rugosidad que
posean las paredes interiores de la tubería (ε), lo cual depende del material
con que éstas estén construidas., por ejemplo: Cobre, Acero inoxidable,
Plástico, etc, y del estado en que se encuentren ( Ej:oxidadas, sucias.)
Estos parámetros se han relacionado en una fórmula, basada en la expresión
de Darcy que expresa la pérdida de carga como:
Σ

pérdidas por fricción

F = hf = Ev =

en cañeria recta horizontal

CF (v)2 L
D

(Ec. 3.1)

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PERDIDA DE CARGA
Ramo: Laboratorio de Operaciones Unitarias
Carrera: Tecnólogo en Alimentos
Depto. de Ciencias yTecnología de los Alimentos
Elaborado por los profesores: Maria Isabel Bravo S.

OPUTEAL02
28.08.09
01

Facultad Tecnológica
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

Donde:
F o hf o Ev Pérdida de carga en cañería recta ( J/Kg)
Coeficiente de fricción (Ad)
CF
(v)
Velocidad media del fluido (m/s)
L
Longitud de la tubería (m)
D
Diámetro interno de la tubería (m)
ΔP
Caída de presión (Pa)
ρDensidad del fluido (Kg/m3)
CF es una función compleja de un número adimensional, llamado Número de
Reynolds (Re) y de la rugosidad relativa ( ε/D) de la pared de la tubería.
(Re) = ρ (v) D
μ

(Adimensional)

( Ec. 3.2 )

Donde μ es la viscosidad del fluido.
El Re da cuenta del régimen de flujo que lleva el fluido por el interior
de la tubería,
Si

Re < 2100
Re entre 2100 y 4000
Re> 4000

Régimen Laminar
Régimen de transición
Régimen Turbulento.

CF se evalúa a través de un DIAGRAMA , que es un gráfico log-log, donde se
obtiene un valor "f" con el Re y ε/D Siendo "f" el FACTOR DE FRICCION
(Ad.)
Existen 2 tipos de diagramas , la diferencia es la escala , en uno de ellos,
f = 16/Re y en el otro f *= 64/Re para Régimen laminar.
Para todo Régimen de Flujo, una vezobtenido "f", el Coeficiente de fricción
será, según el diagrama utilizado:
Si
f = 16/Re
( f es llamado Factor de Fricción de Fannig)
Entonces
CF= 2f
Si
f* = 64/Re (f* es llamado Factor de fricción de Moody
Entonces
CF = f*/2

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