perdidas menores en tuberias

8/9/2019 Perdidas Menores En Tuberias

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Fuentes de prdidas menores

Las prdidas de energa (PE) en los sistemas de flujo se clasifican en:

Primaria: friccin de conducto.

Secundaria: prdidas menores. Ocurren cuando ha un cam!io en la seccin cru"ada de la

traectoria de flujo o como cuando la traectoria de flujo se encuentra o!struida (#$l#ula)

Coeficientes de resistencia

Las PE son proporcionales a la ca!e"a de #elocidad del fluido al fluir este alrededor de un codo% a

tra#s de una dilatacin o contraccin de la seccin de flujo% o a tra#s de una #$l#ula.

&rmula para #alores e'perimentales de PE:

nde:

hL prdida menor

* coeficiente de resistencia (constante de proporcionalidad entre la prdida de E la ca!e"a de#elocidad)

# #elocidad de flujo promedio en el conducto en la #ecindad donde se presenta la prdida menor.

#+,+g ca!e"a de la #elocidad (m).

Dilatacin sbita

-l fluir un fluido d un conducto menor a uno maor a tra#s de una dilatacin s!ita% su #elocidad

disminue a!ruptamente% ocasionando una tur!ulencia /ue genera una prdida d E.

La cantidad de tur!ulencia por consiguiente% la cantidad d perdida de energa depende del cociente

d los tama0os de los conductos.


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La prdida menor se calcula de la ecuacin:

nde:

#1 #elocidad del flujo promedio en el conducto menor /ue est$ dentro de la dilatacin.

* depende tanto de la proporcin de los tama0os de los dos conductos como de la magnitud de la

#elocidad del flujo. Ecuacin para predecir analticamente el #alor de *:

Los su!ndices 1 + s refieren a las secciones menores maores. 2ecomendacin: usar los #alores

e'perimentales si se conoce la #elocidad de flujo.

Prdida de salida.

urante el flujo d un fluido de un conducto hacia un gran depsito o tan/ue se disminue su

#elocidad hasta cero. En el proceso la E3 /ue el fluido posea en el conducto% indica /ue la ca!e"a

de #elocidad se disipa.

&rmula para prdida d E en sta condicin:


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Dilatacin gradual.

Si la dilatacin de un conducto menor a uno maor puede hacerse menos a!rupta /ue la dilatacin

s!ita de !ordes cuadrados% la PE se reduce.

&rmula para la PE para una dilatacin gradual:

nde:

#1 #elocidad del conducto menor /ue est$ delante de la dilatacin.

*4depende de la proporcin dl di$metro +,1 como del $ngulo de cono 5

La PE calculada no inclue la perdida de!ido a la friccin en las paredes de la transicin. Para

$ngulos de cono relati#amente empinados la perdida d friccin es desprecia!le. 6omando en cuenta

la prdida de friccin de la pared como la prdida de!ido a la dilatacin% podeos o!tener la PE

mnima con un $ngulo de cono de apro'imadamente 78.

Contraccin sbita.

&rmula


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nde:

#+ #elocidad de la corriente hacia a!ajo del conducto menor a partir d la contraccin. * depende

de la proporcin d los tama0os d los dos conductos la #elocidad d flujo.

La siguiente figura ilustra lo /ue sucede al con#erger la corriente de flujo.

Las lneas de la figura representan las traectorias de las di#ersas partes de las corrientes de flujo

llamadas lneas de traectoria. -l apro'imarse dichas lneas a la contraccin% asumen una

traectoria cur#a la corriente total continua estrech$ndose durante cierta distancia m$s all$ de la

contraccin. La seccin de cruce mnimo del flujo es menor /ue la del conducto menor denominado

#ena contracta. 9$s all$ d esta #ena% la corriente de flujo de desacelerar dilatarse nue#amente para

llenar el conducto. La tur!ulencia ocasionada por la contraccin la posterior dilatacin genera la

PE.

Contraccin gradual.

La PE en una contraccin puede disminuirse sustancialmente haciendo la contraccin m$s gradual.


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El $ngulo 5 s denomina $ngulo del cono% la PE se calcula con la frmula anterior% donde el

coeficiente de resistencia se !asa en la ca!e"a de #elocidad en el conducto menor despus de la

contraccin%

-l disminuir el $ngulo d cono d la contraccin por de!ajo de 18 el * de hecho se incrementa

puesto /ue los datos incluen efectos tanto de tur!ulencia local ocasionada por la separacin del

flujo como de la friccin del conducto. Para los $ngulos d cono menores% la transicin entre los dos

di$metros s mu larga% lo /ue incrementa las prdidas d friccin.

Prdida de entrada.

;n caso especial d una contraccin ocurre cuando un fluido flue desde un deposito o tan/ue

relati#amente grande hacia un conducto. El fluido de!e acelerar desde una #elocidad relati#amente

desprecia!le a la #elocidad d flujo del conducto% la facilidad con la /ue se reali"a la aceleracin

determina la cantidad de PE por lo tanto el #alor de * de entrada depende de la geometra d la

entrada. La siguiente figura muestra cuatro configuraciones el #alor sugerido de * para cada una.


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Las lneas de corriente ilustran l flujo de fluido hacia el conducto muestran /ue la tur!ulencia

asociada a la formacin de una #ena contracta en el tu!o es una causa importante de PE% para una

estrada !ien redondeada con r,+.

&rmula PE de entrada:

nde: #+ #elocidad de flujo en el conducto.

Coeficientes de resistencia para vlvulas y juntura.

Las #$l#ulas se utili"an para controlar la cantidad de flujo pueden ser #$l#ulas de glo!o% de $ngulo

de mariposa% otras #arias #$l#ulas de #erificacin muchas m$s.

Las junturas dirigen la traectoria de flujo u ocasionan un cam!io en la traectoria de flujo.


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Es importante determinar los datos de resistencia para el tipo tama0o particular elegido por/ue la

resistencia depende de la geometra de la #$l#ula para su ajuste. La ecuacin /ue se aplica para la

PE incurrida como flujos de fluido a tra#s de una #$l#ula o juntura es la primera frmula

mencionada.

El mtodo para determinar * es:

Le, proporcin de longitud e/ui#alente.

Le longitud e/ui#alente (longitud del conducto recto del mismo di$metro nominal como la #$l#ula

/ue tendra la misma resistencia /ue sta).

di$metro interno real del conducto.

f6 factor de friccin del conducto al cual est$ conectada la #$l#ula o juntura% tomado en la "ona de

tur!ulencia completa.

El factor de friccin es independiente del nmero de 2enolds. Los #alores de f6 #aran con el

tama0o del conducto de la #$l#ula% ocasionando /ue el #alor de * tam!in #are.

-lgunos dise0adores de sistema prefieren calcular la longitud e/ui#alente del conducto para una

#$l#ula com!inar ese #alor con la longitud de real del conducto. La ecuacin anterior puede

resol#erse para Le%

Esto es #$lido slo si el flujo en el conducto est$ en la "ona de tur!ulencia completa. La magnitud

de la proporcin de la longitud e/ui#alente Le,% por lo tanto% la PE% depende de la complejidad

de la traectoria de fluido a tra#s del dispositi#o.

La construccin interna de la #$l#ula de $ngulo es similar a la #$l#ula de glo!o% e'cepto /ue el

fluido flue directamente a tra#s del asiento luego #oltea ?=8 al dejar la #$l#ula. En la #$l#ula de

compuerta% la compuerta se saca de la corriente de flujo al a!rirse. @uando est$ completamente

a!ierta% e'iste una o!struccin mu secundaria. La funcin de la #$l#ula de #erificacin es permitir

el flujo en una sola direccin.

Codos de tubera.

La resistencia del flujo de un codo depende de la proporcin del radio r del codo con el conducto

dentro del di$metro . La resistencia mnima ocurre cuando la proporcin r, es apro'imadamente

tres. La resistencia se da en trminos de Le, por lo tanto la siguiente ecuacin de!e usarse para

calcular la coeficiencia de resistencia:


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@uando calculamos la proporcin r,% r se define como el radio a la lnea de centrodel conducto o tu!o% denominado radio medio.

Esto es si 2o es el di$metro e'terno delconducto o tu!o.

6-AL-S P-2- 2ESOL;@BOC E P2OALE9-S E ES6E @-PB6;LO. -ne'adas.


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