Flujo en tuberías

Caída de presión y pérdida de carga

Ing. Víctor Manuel Salinas Jarquín

Pressure DropIs defined as the difference in pressure between two points of a fluid carrying network. Pressure drop occurs when frictional forces, caused by the resistance to flow, act on a fluid as it flows through the tube. The main determinants of resistance to fluid flow are fluid velocity through the pipe and fluid viscosity. Pressure drop increases proportional to the frictional shear forces within the piping network. A piping network containing a high relative roughness rating as well as many pipe fittings and joints, tube convergence, divergence, turns, surface roughness and other physical properties will affect the pressure drop. High flow velocities and / or high fluid viscosities result in a larger pressure drop across a section of pipe or a valve or elbow. Low velocity will result in lower or no pressure drop.

Caída de presión

Esta se produce cuando las fuerzas de fricción causadas por la resistencia del flujo , actúan sobre dicho fluido a medida en que este fluye a través de una tubería.Los principales determinantes de la resistencia al flujo del fluido son la velocidad del fluido a través del tubo y la viscosidad del fluido.La caída de presión aumenta proporcionalmente a las fuerzas cortantes por fricción dentro de un red de tuberías.Una red de tuberías que contiene alta rugosidad relativa, así como muchos accesorios, articulaciones, cambios de dirección del fluido rugosidad de las superficies y otras propiedades físicas afectarán la caída de presión.

Para calcular caída de presión Necesitamos La Fórmula para la velocidad máxima del fluido, esta ocurre en la línea central de la tubería y se expresa:

Umáx= 2Vprom

La Fórmula para la velocidad promedio, que se obtiene al depejar la ecuación anterior, teniendo que:

Vprom= Umáx / 2

Necesitamos La Fórmula para calcular el caudal:

Q= Vprom Ac

La Fórmula para el número de Reynolds:Re= VD / µ

Donde :

= La densidad del fluidoV= La velocidad promedio del fluidoD= Diámetro de la tuberíaµ= Viscosidad dinámica del fluido

Tabla de factor de Fricción para flujo laminar totalmente desarrollado en tuberías según su sección transversal

El Factor de frcción se obtiene dividiendo el dato que nos proporciona la tabla según la geometría del tubo entre el númere de Reynolds:

f = (dato de la tabla)/ Re

Perdida de cargaEn el análisis de los sistemas de tuberías, las perdidas de presión comúnmente se expresan en términos de altura de la columna del fluido equivalente, llamada pérdida de carga hL

hL= f (LV2/ D2g)Donde:f = Factor de fricción

L= Longitud de la tubería

V2 = Velocidad promedio del fluido elevada al cuadrado

D= Diámetro de la tubería

g= gravedad

El resultado de este cálculo representa la altura adicional que el fluido necesita elevarse por medio de una bomba con la finalidad de superar las pérdidas por fricción de la tubería.

Ecuación de la energía para flujo unidimensional, incompresible,

estacionario.

Véase página 347 libro “Mecánica de Fluidos fundamentos y aplicaciones”Autores: Zengel &Cimbala

De la Ecuación anterior se obtiene:

Fórmula de :Perdida de presión

P=P1-P2=g(z2-z1 + HL)

¿Qué potencia en la bomba necesitamos?

Para calcular la potencia útil de bombeo se utiliza la fórmula:

W bomba u= (Vprom)(P)

Nota: Dicho calculo debe convertirse en Watts

Gracias por su atención