Pérdida de carga por fricción.docx

7/26/2019 Pérdida de carga por fricción.docx

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Pérdida de carga por fricción

Flujo de Fluidos en Cañerías

Es importante recordar que el ujo de uidos en cañerías, involucra:

• Fluidos incompresiles!

• Fluido compresiles!

El "égimen de ujo puede ser:

• Flujo laminar

• Flujo de transición

• Flujo turulento

Ecuación de continuidad

#os factores que afectan la velocidad son:

• $ipo de uido!• #ongitud de la red de ujo!

• %aterial & tipo de tuería !

• #a caída de presión permitida'disponile!

• (omas, accesorios, v)lvulas, oquillas & otros!

• $emperatura, presión & el ruido!

• *e dee tener en cuenta que las tuerías de gran di)metro producen

aja velocidad & viceversa, tuos de pequeño di)metro altas

velocidades!• (omear uidos a grandes distancias desde los depósitos de

almacenamiento +asta las unidades de proceso, produce una importantecaída de presión, tanto en las tuerías como en las propias unidades!• #uego es necesario el c)lculo de la potencia para el omeo & el diseño

del sistema de tuerías!

"estricciones de la ecuación de (ernoulli

• *olo es v)lida para uidos incompresiles -./

• 0o tiene en cuenta dispositivos que agreguen energía al sistema 1.2

• 0o +a& transferencia de calor 3.2

• 0o +a& perdidas por fricción ft.2

Ecuación de (ernoulli



04mero de "e&nolds



04mero adimensional que relaciona las fuer5as inerciales con las fuer5as

viscosas para unas condiciones dadas de ujo!

Pérdidas de energía deido a la fricción +f



Pérdidas por fricción en ujo #aminar

2

32

D

v Lh L ⋅

⋅⋅⋅=

γ

µ

#a energía perdida por fricción en un uido en régimen laminar

se calcula a través de la ecuación de 6agen7Poiseuille:

#a ecuación de 6agen7Poiseuille es v)lida para régimen laminar 80" 9 /222, &

como la ecuación de ;arc& es v)lida para todo régimen de ujo, se cumple

que:

2

2 32

2 D

v L

g

v

D

L f h L ⋅

⋅⋅⋅=⋅

⋅⋅=γ

µ

laminar flujo 64

Re N f =

Por lo que se deduce que:



µ

γ Dv N s ⋅⋅

=Re

Pérdidas por fricción en ujo $urulento

En régimen de ujo turulento no se puede calcular el factor de fricción 8f

como se +i5o con el ujo laminar, ra5ón por la cual se dee determinar

e<perimentalmente!

El factor de fricción depende tamién de la rugosidad 8= de las paredes del

conducto!

Ecuaciones del factor de fricción

En la zona de completa turbulencia el valor de f no depende del n4mero de

"e&nolds 8sólo depende de la rugosidad relativa 8;'=! *e calcula a través de la

fórmula:

)/7,3(log21

10 ε D f

⋅⋅=



#a frontera de la 5ona de completa turulencia es una línea punteada que va

desde la parte superior i5quierda a la parte inferior derec+a del ;iagrama de

%ood&, cu&a ecuación es:

)/(200

1 Re

ε D

N

f ⋅=

#a 5ona de transición se encuentra entre la 5ona de completa turulencia & la

línea que se identi>ca como conductos lisos! El factor de fricción para

conductos lisos se calcula a partir de:

⋅⋅=

51,2log2

1 Re10

f N

f

En la 5ona de transición, el factor de fricción depende del n4mero de "e&nolds

& de la rugosidad relativa! Coleroo? encontró la siguiente fórmula empírica:

⋅+⋅−=

f N D f Re

10

51,2

)/(7,3

1log2

1

ε

2

9,0

Re

10

74,5

)/(7,3

1log

25,0

+

⋅

=

N D

f

ε

El c)lculo directo del factor de fricción se puede

reali5ar a través de la ecuación e<plícita para el factor de fricción, desarrollada

por P! *amee & @! Aain 8-BD:

Esta ecuación se aplica si: -222 9 ;'= 9 -2 D & -2 G 9 0"e 9 --2 H



El diagrama de %ood&

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