Pérdida Por Fricción

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ AREQUIPA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
CARRERA DE INGENIERIA INDUSTRAIL

PROCESOS INDUSTRIALES II
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN LAS TUBERÍAS

PRESENTADO POR:
CARLOS ALBERTO MANRIQUE SARMIENTO
LUIS USCAMAYTA MONTALVO
ROCIO DEL PILAR TACO QUISPE
JUAN CARLOS ROPA CARPIO
RAFAEL COLCA

AREQUIPA – PERÚ
2014
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN LAS TUBERÍAS
A medida que un fluido fluyepor un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas de energía debido a la fricción que hay entre el líquido y la pared de la tubería; tales energías traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos del sistema de flujo. Asimismo se producen pérdidas que son causadas a su vez por un conjunto de accesorios, tales como tees, codos válvulas, etc.
En estructuras largas,las pérdidas por fricción son muy importantes, por lo que ha sido objeto de investigaciones teórico experimental 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 elcriterio para distinguir ambos tipos de flujo mediante el número que lleva su nombre, el cual permite evaluar la preponderancia de las fuerzas viscosas sobre las de inercia.
En el caso de un conducto cilíndrico a presión, el número de Reynolds se define así:


Donde V es la velocidad media, D es el diámetro y ν la viscosidad cinemática del fluido.
Para determinar si el flujo es turbulento o laminarse utiliza el número de Reynolds de la siguiente forma:
Re < 2000…………………. El flujo es laminar
Re > 4000…………………. El flujo es turbulento
Es importante observar que, tanto el flujo laminar como el turbulento, resultan propiamente de la viscosidad del fluido por lo que, en la ausencia de la misma no habría distinción entre ambos.
Tres conceptos geométricos de la sección de una conducción hidráulica,muy importantes en el calculo de las pérdidas por fricción, son las siguientes.
Área Hidráulica (A): Es el área de la sección transversal ocupada por el liquido dentro del conducto.
Perímetro mojado (P): Es el perímetro de la sección transversal del conducto, en el que hay contacto del liquido con la pared ( no incluye la superficie libre si esta existe ).
Radio hidráulico ( Rh) : Es la relaciónentre el Área hidráulica y el perímetro mojado. ( Rh = A / P)
En atención a los componentes de la Ecuación de Energía, tendremos que la única energía que se puede “perder” por efecto del movimiento del fluido a lo largo de una conducción es la asociada a la Altura o Carga de Presión, pues la elevación (z) es un parámetro que depende de las características topográficas de dicha conducción y lacarga de velocidad (V2/2g) depende únicamente de la velocidad del flujo y, por supuesto de las geometría de la conducción en cuestión.
De esta forma tendremos que la Altura o Energía Total irá disminuyendo en la dirección del movimiento en función de las Pérdidas por Fricción o, dicho de otra forma, debido a la resistencia que la superficie de la conducción en contacto con el fluido, ofrecerá almovimiento de éste a través de ella.
Veamos cómo determinaremos este tipo de pérdidas:
Ecuaviones de calculo de pérdidas por fircción
Hay varias ecuaciones, teóricas y empíricas, que nos permiten estimar las Pérdidas por Fricción asociadas con el flujo a través de determinada sección de una conducción. Entre las de uso más común de seguro encontraremos en la bibliografía las siguientes:
Ecuación deManning:
Es la ecuación utilizada por excelencia en el estudio del Flujo a Superficie Libre (aquél en donde el flujo está abierto a la atmósfera, como en el caso de canales y ríos).
Ecuación de Hazen-Williams:
Esta es una ecuación empírica de extendido uso en el Campo de la Ingeniería Civil para el cálculo de las Pérdidas por Fricción en Conducciones a presión.
Ecuación de Darcy-Weisbach:...