PERDIDA DE ENERGIA DEBIO A LA FRICCION

PERDIDA DE ENERGIA DEBIO A LA FRICCION

A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren perdidas de energía debido a la fricción interna de un fluido como se indica en la ecuación general de la energía, tales perdidas de energía traen como resultado una disminución de la presión entre dos puntos de flujo. es muy importante ser capaces de calcula la magnitud de dichas perdidas de energía.

ECUACION DE DARCY:

La ecuación general de la energía:

[pic 1]

Donde el termino Hl se define como la energia perdida por el sistema. Una componente es la perdida de energia se da a la friccion en el fluido en movimiento. La firccion es proporcional a la cabeza de velocidad del flujo y al cociente de la longitud entre el diametro de corriente de flujo, para el caso en conductos y tubos. Esta se extpresa de maner matematica en la ecuacion de Darcy:

[pic 2]

[pic 3]

La ecuación de Darcy se puede utilizar para calcular la perdida de energía para flujo laminar como turbulento. La diferencia entre dos está en la elevación del factor de fracción, que carece de dimensiones.

PREDIDAS DE FRICCION DE EN FLUJO LAMINAR:

Las pérdidas primarias son las pérdidas del contacto del fluido con la superficie, en el caso del régimen laminar es el rozamiento de unas capas de fluido con otras o en el caso del régimen turbulento las partículas de fluido entre sí. Tienen lugar en flujo uniforme y por lo tanto, principalmente se producen en tramos de tuberías de sección constante.
El flujo laminar se produce a altas viscosidades y/o bajas velocidades, las mayores pérdidas de carga se deben a fricciones entre las “capas de fluido”. Se puede encontrar una relación entre la pérdida de carga y las características del fluido. El cálculo de las pérdidas lo podemos hacer con la ecuación de Darcy-Weisbach, que la podemos ver a continuación: 

[pic 4]

También se puede utilizar la ecuación Hazen-Poiseuille que es válido para flujos laminares cuya ecuación es:

[pic 5]

El número de Reynolds como Nr=vD p/u entonces tenemos:

f=[pic 6]

PERDIDAS DE FRICCIIN DE FLUJO TURBULENTO:

Este flujo es caótico y varia en forma constante, por lo tanto para determinar el factor de fricción se recurre a datos experimentales, además de esto este factor depende del número de Reynolds y  la rugosidad relativa de la tubería y comúnmente se calcula a través del diagrama de Moody.

Tambien se debe calcular la rugosidad absoluta

= Rugosidad absoluta[pic 7]

TABLA DE RUGOSIDAD ABSOLUTA PROMEDIO PARA CONDUCTOS NUEVOS Y LIMPIOS:

[pic 8]

Otro método más extensamente empleado para evaluar el factor de fricción hace uso del diagrama de Moddy 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, diagrama hecho por Lewis Ferry Moody.

En el caso de flujo laminar el factor de fricción depende únicamente del número de Reynolds. Para flujo turbulento, el factor de fricción depende tanto del número de Reynolds como de la rugosidad relativa de la tubería, por eso en este caso se representa mediante una familia de curvas, una para cada valor del parámetro k/D , donde k es el valor de la rugosidad absoluta, es decir la longitud (habitualmente en milímetros) de la rugosidad directamente medible en la tubería.

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