Flujo De Tuberias

FLUJO EN TUBERÍAS: FLUJOS INTERNOS

Son los flujos que quedan completamente limitados por superficies sólidas. Ej.: flujo interno en tuberías y en ductos.

Considerando un flujo incompresible a través de un tubo de sección transversal circular, el flujo es uniforme a la entrada del tubo y su velocidad es igual a U0. En las paredes la velocidad vale cero debido al rozamiento y se desarrolla una capa límite sobre las paredes del tubo.

Fig. 3.19 Flujo en la región de entrada de una tubería

La velocidad promedio en cualquier sección transversal viene expresada por

FLUJO LANINAR Y FLUJO TURBULENTO EN TUBERÍAS

La naturaleza del flujo a través de un tubo está determinada por el valor que tome el número de Reynolds siendo este un número adimensional que depende de la densidad, viscosidad y velocidad del flujo y el diámetro del tubo. Se define como

Si el Flujo es Laminar Re<2300

Si el Flujo es Turbulento Re>2300

FLUJO LAMINAR COMPLETAMENTE DESARROLLADO EN UN TUBO

Para un flujo laminar completamente desarrollado en un tubo la velocidad viene dada por

Gasto volumétrico

Sustituyendo 3.39 en 3.40

Resolviendo

En un flujo completamente desarrollado el gradiente de presión es constante

Sustituyendo

Velocidad promedio

sustituyendo 3.42 en 3.45

Punto de velocidad máxima

Para determinar el punto donde la velocidad alcanza su valor máximo, se deriva la ecuación 3.39 con respecto a r y se iguala a cero

luego sustituyendo r=0 en la ecuación 3.39

PERDIDAS EN TUBERÍAS

Los cambios de presión que se tienen en un flujo incompresible a través de un tubo se deben a cambios en el nivel o bien a cambios en la velocidad debido a cambios en el área de la sección transversal y por otra parte al rozamiento.

En la ecuación de Bernoulli se tomó en cuenta únicamente los cambios de nivel y de velocidad del flujo. En los flujos reales se debe tener en cuenta el rozamiento. El efecto del rozamiento produce pérdidas de presión. Estas pérdidas se dividen en pérdidas mayores y en pérdidas menores

Pérdidas Mayores: se deben al rozamiento en un flujo completamente desarrollado que pasa a través de segmentos del sistema con área de sección transversal constante.

Pérdidas Menores: se deben a la presencia de válvulas, bifurcaciones, codos y a los efectos de rozamiento en aquellos segmentos del sistema cuya área de sección transversal no es constante.

PERFILES DE VELOCIDAD EN UN FLUJO A TRAVES DE UN TUBO

Para un flujo laminar completamente desarrollado, el perfil de la velocidad es parabólico

Dividiendo 3.50 entre 3.51

Para flujo turbulento

BALANCE DE ENERGIA PARA EL FLUJO EN TUBOS

Para obtener información de la naturaleza de las pérdidas de presión en flujos viscosos internos, se utiliza la ecuación de la energía.

Considere, flujo estable a través del sistema de tuberías, incluido un coco reductor, mostrado en la Figura 3.20.

Fig. 3.20 Volumen

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