Como Determinar El Numero De Reynolds

OBJETIVO.

Determinar el factor de fricción en un sistema de tuberías y observar su variación con diferentes diámetros de tubería.

IMPORTANCIA Y APLICACIONES

El conocimiento sobre mecánica de fluidos es de vital importancia para la ingeniería química, ya que en gran medida, el elemento de trabajo en este campo son los fluidos, ya sea en la industria de alimentos, petróleo y otros combustibles, tratamiento de aguas residuales, fluidos en el ambiente, etc. El cálculo del factor de fricción en particular permite a un ingeniero determinar el tipo de tubería y las características más convenientes que ésta debe presentar (material, dimensiones, etc.) para el transporte adecuado de algún fluido.

HIPÓTESIS

El factor de fricción no tendrá mucha variación con respecto a la caída de presión y el diámetro de la tubería.

FUNDAMENTO TEÓRICO

El factor de fricción o coeficiente de resistencia de Darcy-Weisbach (f), es un parámetro adimensional que depende del número de Reynolds y de la rugosidad relativa.

f=f(Re,K/D)

Para el cálculo de tuberías y equipos de bombeo se deben tener en cuenta las pérdidas de energía provocadas por la fricción. Estas pérdidas traen como resultado la disminución de presión entre dos puntos del sistema de flujo.

La ecuación de Fanning nos permite obtener un factor de fricción adimensional que es función directa de dicha caída de presión.

f=(D∙∆P)/(2L∙ρ∙v^2 )

Siempre considerando un fluido con propiedades físicas constantes en Régimen Estacionario.

Para flujo laminar, se combinan las ecuaciones de Fanning y de Hagen-Poiseuille, y se obtiene la siguiente expresión del factor de fricción.

f=16/Re

Para flujo turbulento, se observa que la caída de presión depende del estado de la superficie de interfase, lo cual ofrece una resistencia adicional al flujo. Para distintos materiales existe un coeficiente de rugosidad, relativa al diámetro del tubo, que se encuentra en tablas. En todos los casos, experimentalmente se ha graficado el valor de f en función de Re para la región laminar y turbulenta, en coordenadas logarítmicas, obteniendo un gráfico muy difundido que se conoce como diagrama de Moody.

El balance de energía mecánica en estado estacionario es un caso particular muy útil de la ecuación de la energía. Dicho balance puede ser expresado de la siguiente forma referido a la unidad de masa del sistema:

∆Φ+ΔK+∫▒〖dP/ρ+W+Ev=0〗

Para tramos rectos de conductos cilíndricos se llega a obtener:

Ev=(2∙v^2∙f∙L)/D

Cuando existen accesorios tales como válvulas, codos, variaciones de diámetro, etc., se origina una perturbación adicional. Comúnmente la pérdida por fricción en el accesorio

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