UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Tecnología de la Industria Recinto Universitario Augusto C. Sandino MECÁNICA DE FLUIDOS DINÁMICA DE CARGAS EN TUBERIAS M. Sc. Alba V. Díaz Corrales & Ing. Donald Zelaya Estelí, Octubre 2017
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Las propiedades del fluido La velocidad de flujo 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 del conducto La rugosidad de la pared del conducto La longitud del conducto
ECUACIONES DE FACTOR DE FRICCIÓN (ƒ) Es la representación gráfica en escala doblemente logarítmica del factor de fricción en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa de una tubería. Método conveniente y preciso, sin embargo poco automático.
ECUACIONES DE FACTOR DE FRICCIÓN (ƒ) Flujo Laminar Flujo turbulento ƒ= 𝟔𝟒 𝑵 𝑹 ƒ= 𝟎.𝟐𝟓 𝒍𝒐𝒈 𝟏 𝟑.𝟕 𝑫 𝜺 + 𝟓.𝟕𝟒 𝑵𝑹 𝟎.𝟗 𝟐
Ejemplos Circula agua a 15°C por una tubería de acero comercial que tiene un diámetro de 1 cm, la velocidad promedio es de 1.5 m/s. Calcule el factor de fricción. A 0.2 m/s circula un aceite cuya gravedad especifica es igual a 0.950 y su viscosidad cinemática es igual a 3.66E-05 m2/s. La tubería por la que se transporta el aceite es de hierro fundido y revestido, con un diámetro interior de 2 cm. Determine el factor de fricción.
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN Dispositivos externos, también hacen que la energía se disipe en forma de calor. Las perdidas de estos dispositivos se les llama PÉRDIDAS MENORES
Pérdidas Menores Los componentes adicionales (válvulas, codos, conexiones en T, etc.) contribuyen a la pérdida global del sistema y se denominan perdidas menores.
Pérdidas Menores ℎ 𝐿 =𝑘∗ 𝑣 2 2𝑔 Donde: K: Coeficiente de resistencia ℎ 𝐿 =𝑘∗ 𝑣 2 2𝑔 Donde: K: Coeficiente de resistencia V: velocidad de flujo
Pérdidas Menores ENTRADA Cuando un fluido pasa desde un estanque o depósito hacia una tubería, se generan pérdidas que dependen de la forma como se conecta la tubería al depósito. ENTRADA
ENTRADA
Pérdidas Menores SALIDA Una pérdida de carga (la pérdida de salida) se produce cuando un fluido pasa desde una tubería hacia un depósito. SALIDA
SALIDA
Pérdidas en conductores de sección transversal no circular. La ecuación de Darcy para la pérdida por fricción puede ser utilizada para secciones transversales no circulares si la geometría esta representada por el radio hidráulico en lugar del diámetro del conducto. 𝐷=4𝑅
PÉRDIDAS DE ENERGÍA - hL cambios de dirección y velocidad del fluido en válvulas, T, codos, aberturas graduales y súbitas entre otros Pérdidas de energía por accesorios Contacto del fluido con las paredes de las tuberías y conductos que por lo general son rugosos Pérdidas por tuberías
EJEMPLO 1 Determine la pérdida de energía que tiene lugar cuando fluyen 100 l/min de agua de un depósito a un tubo de cobre de 1 pulg (tipo k) a) a través de una tubería que se proyecta hacia dentro del almacenamiento y b) por una entrada bien redondeada.
Expansión súbita La pérdida menor se calcula por medio de la ecuación V1 es la velocidad antes de la expansión.
CONTRACCIÓN SÚBITA donde v2 es la velocidad en la tubería pequeña aguas abajo de la contracción. El coeficiente de resistencia K depende de la relación de los tamaños de las dos tuberías y de la velocidad de flujo.
Ejemplo 1. Determine la pérdida de energía que ocurre conforme circulan 100 L/min de agua de un tubo de cobre de 1 pulg (tipo K) a un tanque más grande.
2. Determine la pérdida de energía que ocurre cuando 100 L/min de agua circulan de un tubo de cobre de 3 pulg (tipo K) a otro de 1 pulg (tipo K) a través de una contracción súbita. 3. Determine la pérdida de energía que ocurrirá si fluyen 100 L/min de agua a través de una expansión súbita, de un tubo de cobre de 1 pulg (tipo K) a otro de 3 pulg (tipo K).