Tema1_Flujo Interno






















































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2015









Autores
I. Martín, R. Salcedo, R. Font.



TEMA 1.FLUJO DE FLUIDOS EN TUBERIAS

Índice
TEMA 1.Flujo de Fluidos en Tuberias 1
1. INTRODUCCIÓN 3
2. Propiedades físicas de los fluidos 3
2.1 Definiciones. 3
2.2 Presiones de servicio 4
2.3 Instrumentos de medida de presiones 5
2.4 Presión con contribución gravitatoria p+ 10
3.VISCOSIDAD Y FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS. 13
4. DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES EN CONDUCCIONES CILÍNDRICAS. 15
4.1 Balances de materia, energía total y mecánica. 16
4.2 Ecuación de Bernoulli para líquidos. Perfil hidráulico 22
4.3 Pérdidas de energía mecánica en conducciones cilíndricas. 24
4.4 Tipos de Conducciones 26
4.5 Diámetro óptimo 27
5. CONEXIONES Y ACCESORIOS. 30
5.1 Empalme de tuberías.30
5.2 Accesorios de las conducciones. 32
6. VÁLVULAS 33
6.1 Válvulas de corte del flujo 34
6.2 Válvulas de regulación 37
7. PÉRDIDA DE ENERGÍA MECÁNICA DE ACCIDENTES EN CONDUCCIONES. 39
8. FLUJO DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES NEWTONIANOS 46
8.1 Conducción cilíndrica sin accidentes y sin consideración de los términos cinéticos. 46
8.2 Conducciones cilíndricas con accidentes 48
8.3 Conducciones nocilíndricas 48
8.4 Redes de conducciones. 49
8.5 Sistemas de redes complejos. 51
9. FLUJO DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES NO NEWTONIANOS 52
10. FLUJO COMPRESIBLE 53
10.1 Consideraciones previas. 53
10.2 Velocidad de una onda sonora. Número Mach 55
10.3 Flujo de gas isotermo con comportamiento ideal o con Z constante. 57
10.4 Flujo de gas adiabático con comportamiento ideal o con Z constante. 59
10.5 Flujocompresible en boquillas convergentes-divergentes 61
11. FLUJO EN CANALES O EN LÁMINA LIBRE 64
12. FLUJO BIFÁSICO LÍQUIDO-GAS 66
12.1 Patrones de flujo bifásico 66
12.2 Cálculo de las pérdidas de energía mecánica y las fracciones de fluido 69
13. BIBLIOGRAFÍA 71


1. INTRODUCCIÓN

El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Lastuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma.A menos que se indique específicamente, la palabra “tubería” eneste estudio se refiere siempre a un conducto cerrado de seccióncircular y diámetro interior constante.
Muy pocos problemasespeciales de mecánica de fluidos, como es el caso del flujo en régimen laminar por tuberías, pueden ser resueltospor métodos matemáticos convencionales; todos los demás problemas necesitan métodos de resolución basados en coeficientes determinados experimentalmente. Muchas fórmulas empíricas han sidopropuestas como soluciones a diferentes problemas de flujo de flui-dos por tuberías, pero son muylimitadas ygueden aplicarse sólocuando las condiciones del problema se aproximan a las condicio-nes de los experimentos de los cuales derivan las fórmulas.Debido a la gran variedad de fluidos que se utilizan en los procesos
industriales modernos, una ecuación que pueda ser usada para cual-
quier fluido ofrece ventajas obvias. Una ecuación de este tipo es lafórmula de Darcy,* que puede ser deducidapor análisis dimensio-nal; sin embargo, una de las variables en la fórmula, el coeficientede fricción, debe ser determinado experimentalmente. Esta fórmulatiene una extensa aplicación en el campo de la mecánica de fluidosy se utiliza mucho en este estudio.La Mecánica de Fluidos es la rama de la ciencia que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos, esto es, líquidos y gases. En losfluidos, puede producirse un movimiento relativo de las moléculas u átomos que forma parte de la estructura interna tanto en movimiento como en reposo, situación que no se produce nunca en los sólidos.
La mecánica de fluidos puede dividirse en dos partes diferenciadas. La primera de ellas es la que estudia, básicamente, el movimiento de fluidos que circula por una trayectoria concreta, en el que el...