Perdidas De Cargas En Tuberias
Páginas: 9 (2192 palabras)
Publicado: 30 de octubre de 2012
DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA
I. PÉRDIDAS DE CARGA FRICCIONALES 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. Darcy-Weisbach 2.Hazen-Williams 3. Fair-Whipple-Hsiao La fórmula más tradicional para el cálculo de las pérdidas de carga por fricción en una tubería es la fórmula de Darcy-Weisbach: 1. Darcy-Weisbach Δf = f · (L / D) · (v2 / 2g) Fórmula de Darcy-Weisbach
En función del caudal, la expresión queda de la siguiente forma: Δf = 0,0826 · f · (Q2/D5) · L Donde:
· · · · · · ·
Fórmula de Darcy-Weisbach
Δf: pérdida decarga o de energía (m) f: coeficiente de fricción (adimensional) L: longitud de la tubería (m) D: diámetro interno de la tubería (m) v: velocidad media (m/s) g: aceleración de la gravedad (m/s2) Q: caudal (m3/s)
Esta fórmula sirve para cualquier flujo en cualquier condición, pero tiene el inconveniente de que la determinación del factor de fricción f es compleja, pues depende de varios factorescomo el tipo de flujo o la rugosidad de la tubería.
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2. Manning (Tubería llena) Las ecuaciones de Manning se suelen utilizar en canales. Para el caso de las tuberías son válidas cuando el canal es circular y está parcial o totalmente lleno o cuando el diámetro de la tubería es muy grande. La expresión es la siguiente: Δf = 10,3 · n2 · (Q2/D5,33) · L En donde: · Δf: pérdida de carga o deenergía (m) · n: coeficiente de rugosidad (adimensional) · D: diámetro interno de la tubería (m) 3 · Q: caudal (m /s) · L: longitud de la tubería (m)
COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING DE MATERIALES Material Plástico (PE, PVC) Poliéster reforzado con fibra de vidrio Acero Hierro galvanizado n 0,006-0,010 0,009 0,010-0,011 0,015-0,017 Material Fundición Hormigón Hormigón revestido Revestimientobituminoso n 0,012-0,015 0,012-0,017 0,016-0,022 0,013-0,016
3. Hazen-Williams: Una de las fórmulas más usadas en Chile para el cálculo de pérdidas friccionales es la de Hazen-Williams: Δf = 10,674 · [Q1,852/ (C1,852 · D4,86)] · L En donde:
· · · · ·
Δf: pérdida de carga o de energía (m) C: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: diámetro interno de la tubería (m) Q: caudal (m3/s) L:longitud de la tubería (m)
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No obstante su utilidad, esta fórmula sólo es válida para agua que fluye a temperaturas ordinarias (5º - 25º) y no considera el efecto de la viscosidad de un fluido distinto que circule por una tubería, lo cual también influiría en la magnitud de las pérdidas de carga. Se requiere, por tanto, incluir el efecto del rozamiento interno del fluido y el efecto delrozamiento de éste con las paredes de la tubería, en las fórmulas de pérdidas de carga para distintos tipos de fluidos.
4. Fair-Whipple-Hsiao: Ésta es la fórmula utilizada por normativa en Chile para el cálculo de pérdidas de carga en redes de agua potable: Δf = 676,745 · [Q1,751/ (D4,753)] · L En donde:
· · · ·
(Agua fría)
Δf: pérdida de carga o de energía (m) D: diámetro interno de latubería (m) Q: caudal (m3/s) L: longitud de la tubería (m)
II. PÉRDIDAS DE CARGA SINGULARES Además de las pérdidas de carga por rozamiento, se producen otro tipo de pérdidas que se originan en puntos singulares de las tuberías (cambios de dirección, codos, juntas, etc.) y que se deben a fenómenos de turbulencia. La suma de estas pérdidas de carga accidentales o localizadas más las pérdidas porrozamiento dan las pérdidas de carga totales. Salvo casos excepcionales, las pérdidas de carga localizadas sólo se pueden determinar de forma experimental, y puesto que son debidas a una disipación de energía motivada por las turbulencias, pueden expresarse en función de la altura de velocidad corregida mediante un coeficiente empírico (K): Δs = K · (v2 / 2g)
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En donde:
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Δs: pérdida...
I. PÉRDIDAS DE CARGA FRICCIONALES 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. Darcy-Weisbach 2.Hazen-Williams 3. Fair-Whipple-Hsiao La fórmula más tradicional para el cálculo de las pérdidas de carga por fricción en una tubería es la fórmula de Darcy-Weisbach: 1. Darcy-Weisbach Δf = f · (L / D) · (v2 / 2g) Fórmula de Darcy-Weisbach
En función del caudal, la expresión queda de la siguiente forma: Δf = 0,0826 · f · (Q2/D5) · L Donde:
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Fórmula de Darcy-Weisbach
Δf: pérdida decarga o de energía (m) f: coeficiente de fricción (adimensional) L: longitud de la tubería (m) D: diámetro interno de la tubería (m) v: velocidad media (m/s) g: aceleración de la gravedad (m/s2) Q: caudal (m3/s)
Esta fórmula sirve para cualquier flujo en cualquier condición, pero tiene el inconveniente de que la determinación del factor de fricción f es compleja, pues depende de varios factorescomo el tipo de flujo o la rugosidad de la tubería.
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2. Manning (Tubería llena) Las ecuaciones de Manning se suelen utilizar en canales. Para el caso de las tuberías son válidas cuando el canal es circular y está parcial o totalmente lleno o cuando el diámetro de la tubería es muy grande. La expresión es la siguiente: Δf = 10,3 · n2 · (Q2/D5,33) · L En donde: · Δf: pérdida de carga o deenergía (m) · n: coeficiente de rugosidad (adimensional) · D: diámetro interno de la tubería (m) 3 · Q: caudal (m /s) · L: longitud de la tubería (m)
COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING DE MATERIALES Material Plástico (PE, PVC) Poliéster reforzado con fibra de vidrio Acero Hierro galvanizado n 0,006-0,010 0,009 0,010-0,011 0,015-0,017 Material Fundición Hormigón Hormigón revestido Revestimientobituminoso n 0,012-0,015 0,012-0,017 0,016-0,022 0,013-0,016
3. Hazen-Williams: Una de las fórmulas más usadas en Chile para el cálculo de pérdidas friccionales es la de Hazen-Williams: Δf = 10,674 · [Q1,852/ (C1,852 · D4,86)] · L En donde:
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Δf: pérdida de carga o de energía (m) C: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: diámetro interno de la tubería (m) Q: caudal (m3/s) L:longitud de la tubería (m)
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No obstante su utilidad, esta fórmula sólo es válida para agua que fluye a temperaturas ordinarias (5º - 25º) y no considera el efecto de la viscosidad de un fluido distinto que circule por una tubería, lo cual también influiría en la magnitud de las pérdidas de carga. Se requiere, por tanto, incluir el efecto del rozamiento interno del fluido y el efecto delrozamiento de éste con las paredes de la tubería, en las fórmulas de pérdidas de carga para distintos tipos de fluidos.
4. Fair-Whipple-Hsiao: Ésta es la fórmula utilizada por normativa en Chile para el cálculo de pérdidas de carga en redes de agua potable: Δf = 676,745 · [Q1,751/ (D4,753)] · L En donde:
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(Agua fría)
Δf: pérdida de carga o de energía (m) D: diámetro interno de latubería (m) Q: caudal (m3/s) L: longitud de la tubería (m)
II. PÉRDIDAS DE CARGA SINGULARES Además de las pérdidas de carga por rozamiento, se producen otro tipo de pérdidas que se originan en puntos singulares de las tuberías (cambios de dirección, codos, juntas, etc.) y que se deben a fenómenos de turbulencia. La suma de estas pérdidas de carga accidentales o localizadas más las pérdidas porrozamiento dan las pérdidas de carga totales. Salvo casos excepcionales, las pérdidas de carga localizadas sólo se pueden determinar de forma experimental, y puesto que son debidas a una disipación de energía motivada por las turbulencias, pueden expresarse en función de la altura de velocidad corregida mediante un coeficiente empírico (K): Δs = K · (v2 / 2g)
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Δs: pérdida...
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