Perdidas Menores

PERDIDAS MENORES

Objetivos

• Desarrollo de las técnicas de análisis de problemas de líneas de conductos reales en los que existen varios tipos de componentes de sistemas de flujo: técnicas sobre las pérdidas menores de energía debido a la presencia de válvulas, junturas, cambios en el tamaño de la trayectoria de flujo y cambios en la dirección de flujo.

Fuentes de perdidas menores

Las pérdidas de energía (PE) en los sistemas de flujo se clasifican en:

• Primera: fricción de conducto

• Secundarias: perdidas menores. Ocurren cuando hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flujo o como cuando la trayectoria d flujo se encuentra obstruida ( válvula)

Coeficientes de resistencia.

Las PE son proporcionales a la cabeza de velocidad del fluido al fluir este alrededor de un codo, a través de una dilatación o contracción de la sección de flujo, o a través de una válvula.

Fórmula para valores experimentales de PE:

Dónde:

• hL= pérdida menor.

• K= coeficiente de resistencia (constante de proporcionalidad entre la pérdida de E y la cabeza de velocidad).

• v= velocidad de flujo promedio en el conducto en la vecindad donde se presenta la pérdida menor.

• v2/2g= cabeza de la velocidad (m).

Dilatación súbita

Al fluir un fluido d un conducto menor a uno mayor a través de una dilatación súbita, su velocidad disminuye abruptamente, ocasionando una turbulencia que genera una pérdida d E.

la cantidad de turbulencia y por consiguiente, la cantidad d perdida de energía depende del cociente d los tamaños de los conductos.

La pérdida menor se calcula de la ecuación:

Donde:

v1= velocidad del flujo promedio en el conducto menor que está dentro de la dilatación.

K depende tanto de la proporción de los tamaños de los dos conductos como de la magnitud de la velocidad del flujo. Ecuación para predecir analíticamente el valor de K:

Los subíndices 1 y 2 s refieren a las secciones menores y mayores. Recomendación: usar los valores experimentales si se conoce la velocidad de flujo.

Pérdida de salida

Durante el flujo d un fluido de un conducto hacia un gran depósito o tanque se disminuy su velocidad hasta cero. En el proceso la Ek que e fluido poseíaen el conducto, indica que la cabeza de velocidad se disipa.

Fórmula para pérdida d E en ésta condición:

Dilatación gradual

Si la dilatación de un conducto menor a uno mayor puede hacerse menos abrupta que la dilatación súbita de bordes cuadrados, la PE se reduce.

Fórmula para la PE para una dilatación gradual:

Dónde:

• v1= veocidad del conducto menor qu está delante de la dilatación.

• K¨depende de la proporción dl diámetro D2/D1 como del ángulo de cono θ

La PE calculada no incluye la perdida debido a la fricción en las paredes de la transición. Para ángulos de cono relativamente empinados la perdida d fricción es despreciable. Tomando en cuenta la pérdida de fricción de la pared como la pérdida debido a la dilatación, podeos obtener la PE mínima con un ángulo de cono de aproximadamente 7°.

Contracción súbita

Fórmula

Donde:

v2= velocidad de la corriente hacia abajo del conducto menor a partir d la contracción. K depende de la proporción d los tamaños d los dos conductos y la velocidad d flujo.

La siguiente figura ilustra lo que sucede al converger la corriente de flujo.

Las líneas de la figura representan las trayectorias de las diversas partes de las corrientes de flujo llamadas líneas de trayectoria. Al aproximarse dichas líneas a la contracción, asumen una trayectoria curva y la corriente total continua estrechándose durante cierta distancia más allá de la contracción. La sección de cruce mínimo del flujo es menor que la del conducto menor denominado vena contracta. Más allá d esta vena, la corriente de flujo dbe desacelerar y dilatarse nuevamente para llenar el conducto. La turbulencia ocasionada por la contracción y la posterior dilatación genera la PE.

Contracción gradual

La PE en una contracción puede disminuirse

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