PERDIDA DE CARGAS EN INSTALACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS

“PÉRDIDA DE CARGA EN TUBERÍAS Y ACCESORIOS”

CURSO: LABORATORIO DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS I

ALUMNA: MARTÍNEZ SALDAÑA YURICO ELIZABETH

PROFESOR: M.SC. GUILLERMO A. LINARES LUJÁN

CICLO: VI

TRUJILLO-PERÚ

2011

“PERDIDA DE CARGAS EN INSTALACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS

OBJETIVOS

Aplicar el principio de Bernoulli en la determinación de la pérdida de carga de una instalación.

Aplicar la Ecuación de Daray-Weisbach para la instalación de las pérdidas de carga.

Relacionar el Efecto de la variación del caudal con las pérdidas de carga.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Un cilindro se movería en un fluido ideal sin experimentar resistencia alguna. Ahora bien, fluido ideal es aquel que cuya viscosidad η=0. Pero nos encontramos en el hecho paradójico de que el agua y el aire (fluidos los más interesantes en la técnica) siendo muy poco viscosos ofrecen a un cilindro en movimiento una gran resistencia. Este hecho se conoce con el nombre de Paradoja de D´Alambert. La explicación de esta paradoja nos conduce lógicamente a dos conceptos de primordial importancia en Mecánica de Fluidos: la capa limite y el desplazamiento de la capa limite.

La pérdida de carga en una tubería o canal, es la pérdida de energía dinámica del fluido debida a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene.

Pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidental o localizada, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula.

El transporte por tubería, disciplina que estudia la conducción de fluidos. Las tuberías recorren grandes distancias en tramos que pueden ser superficiales, subterráneos o submarinos, y en su recorrido incorporan estaciones de distribución, impulsión o bombeo y otras llamadas ventosas, encargadas de eliminar el aire que se puede acumular en el interior del conducto entorpeciendo la circulación del fluido.

Muchos son los procesos industriales en los que es necesario transportar un alimento líquido desde un punto a otro dentro de las diferentes etapas de procesado que lo componen. Algunos ejemplos en los que se transportan líquidos alimentarios a través de tuberías se encuentran en la industria láctea en la que es preciso transportar la leche, por ejemplo, desde los depósitos de refrigeración hasta los intercambiadores de calor o equipo de pasteurización. También en industrias de elaboración de zumos entre diferentes puntos del proceso de elaboración, como en el caso del transporte del zumo concentrado desde la descarga del último evaporador a la bodega de almacenamiento, pasando a través de un último intercambiador en donde se le baje la temperatura.

Pérdida de carga en accesorios

Se propusieron diversas fórmulas para el cálculo de diversas pérdidas de carga por frotamiento, cuando los fluidos circulan en curvas, accesorios, etc. Pero el método más sencillo es considerar cada accesorio o válvula como equivalente a una longitud determinada de tubo recto. Esto permite reducirlas pérdidas en los tubos, las válvulas o accesorios aun denominador común: la longitud equivalente del tubo de igual rugosidad relativa.

Para los accesorios soldados se encuentran análogas equivalencias de longitud de tubo, pero para las válvulas contracciones y expansiones se aplican las mismas longitudes equivalentes (Diagrama de Crane). Los codos soldados son de radios cortos o largos y sus equivalencias en tubo vienen expresados en diámetros de tubo en el siguiente cuadro:

Cuadro 1. Codos Soldados y equivalencias en Tubo

Codo Soldado Longitud equivalente en diámetro de Tubo

Radio Largo a 45º 5.6

Radios Cortos a 45º 8.0

Radio Largo a 90º 9.0

Radio Corto a 90º 12.5

Radio Largo a 180º 12.21

Radio Corto a 180º 16.9

La presencia de llaves de paso, ensanchamientos, codos, estrechamientos, tees, etc. Introduce pérdidas de carga suplementarias en toda instalación, por alterar la dirección del flujo o modificar la velocidad lineal de desplazamiento de algunos filetes de vena fluida.

Salvo las pérdidas debidas en los ensanchamientos y estrechamientos, las de los codos, tees y llaves son complicadas de evaluar algebraicamente. El Diagrama de Crane es un nomograma que puede ser útil con tal objeto, se emplea así: supongamos que se quiera saber la pérdida de carga que produce un codo de 45°, de 10 pulg. de diámetro interior. Unimos el punto de estos codos (tercer punto de la escala izquierda, empezando por abajo) con la división 10 de la escala derecha. La recta así trazada corta a la escala central en la división 3,5, lo cual significa que la pérdida de carga producida por dicho codo es la misma que la producen 3,5 m. de la tubería recta de 10 pulg de diámetro interior. Dicha longitud se llama Longitud Equivalente.

Las pérdidas de carga debida a los estrechamientos y a los ensanchamientos se pueden conocer también por Crane o algebraicamente:

Donde V2 es la velocidad lineal en la sección más estrecha, Kest. es una constante que depende de la relación de áreas (A2/A1) y que podría encontrarse en Gráficos de Coeficientes de pérdidas de carga o en Tablas de pérdidas adicionales por fricción en accesorios.

Los datos indican que la resistencia K tiende a disminuir al incrementarse el tamaño del aditamento o la válvula

También se pueden obtener valores aproximados de longitudes equivalentes diámetros multiplicando K por 45 en caso de líquidos similares al agua y por 55 en el caso de gases similares al aire. La mayoría de los valores dados son para aditamentos de rosca stándard y es probable que su precisión tenga un margen del ± 30%. La diferencia de la pérdida por fricción entre terminales de rosca, con reborde y soldadas son insignificantes.

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