7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
1/33
II UNIDAD
TRANSPORTE DE FLUIDOS
EN TUBERIAS Ec. Bernoulli, Ec. darcy,
Diagrama de oody,P!rdida" #or $ricci%n y
acce"orio"
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
2/33
acce"orio" FLUIDOS
Es todo material que no sea slido y que tiene la accin defluir. Son fluidos los lquidos y los gases La diferencia entre
uno y otra esta en su compresibilidad
Velocidad alta
(Rgimen de Newton)
Velocidad baa
(Rgimen laminar)
!esa "ibratoria
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
3/33
FLU&O DE FLUIDOS EN TUBERIAS
#
$
%& caudal
'&resin
*l& erdidas or accesorios
*f& rdidas or friccin
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
4/33
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL
FLUJO DE FLUIDO
PRESI'N TEPERATURA DENSIDAD
PESO ESPE(IFI(O )IS(OSIDAD PRESI'N DE )APOR * SATURA(I'N (OEFI(IENTE DE (OPRESIBILIDAD NATURALE+A DE OPERA(I'N DEL PRO(ESO #re"i%n
con"-an-e, -em#era-ura con"-an-e, adia/-ico, i"o-!rmico"0 TIPO FLU&O * )ELO(IDAD DE FLU&O (EDULAen -ueria"0 1 P234445S ,
donde6 P1#re"i%n in-erna a "o#or-ar, S1 coe$. De -raa7o delma-erial.
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
5/33
PROPIEDADES DE FLUIDOSPropiedad Designacin Unidades Valores
Agua Aire
Masa especificaViscosidadCalor especificoPresin de vapor (20)
Tensin Superficial
CpP
!g"#$g"#s
%"!g&ar
#'"#
000*0
+2000*02$
,2*-
*20*0200-
.
.
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
6/33
CARACTERSTICAS DEL FLUJO
Defnicin de ujo: es la cantidad de
uido que se suele transportar enun tiempo determinado y estadado en las siguientes magnitudes:
Flujo volumen, Q = AV, m!"s# Flujo en peso, $ = g28, 9 N5": Flujo masa, % = d28, 9 ;g5" :
%u es un fluo +
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
7/33
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
8/33
(arac-er
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
9/33
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
10/33
O-ra" re$erencia" de =u7oFlujo Ideal:
*o tiene .riccin /s incompresi-le *o es viscoso no se de-e con.undir con el gas ideal
Flujo permanente: dp/dt, dT/dt, = 0 &as condiciones de ujo no cam-ian con el tiempo
Flujo Uniforme: dv/ds= cte 1uando la velocidad es la misma en magnitud y direccin
Flujo unidimensional: dp/dx, dp/dy, dp/dz =cte
*o se dan cam-io en una direccin del ujo, es decir no sedan cam-io de velocidad, presin
Flujo Bidimensional y tridimensional: dp/dxy, dT/dxz,dp/dyx
)e dan cam-io en dos o tres dimensiones, los m0todos de
an2lisis son complejos
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
11/33
NUERO DE RE*NOLDS PARA(ONDU(TOS NO (IR(ULARES
( ),,
- dDA =
( )dDPM += SPMSA
-
,
==
dSPM
dSA
+==
-
-. ,,
dD
sH
B
d s
/ 0 1.*
'! 0 ,1 2 ,*
El Radio hidrulico R es dado por:
R = APM = rea de la seccin transversal per!metro mo"ado
con la relacin : #R=D
Entonces se obtiene Re =v#R= v#R
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
12/33
RED DE TUBERIAS
!uc3os sistemas de tuberas est4n constituidos or muc3astuberas conectadas de forma comlea con muc3os untos
con caudales entrantes y salientes y realmente es un comleo
conunto de tuberas en serie y aralelo.
5uando tres o m4s
ramas se resentan en
un sistema de fluo detubera& se le llama red$
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
13/33
Si"-ema" de -uer
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
14/33
/CUAC1' D/ C'T'UDAD
D1, m1 D2, m2
Consideraciones: Flujo de 1 a 2 constante La cantidad de fluido que pasa por cualquiera
seccin del tubo 1 2 es constante Si no se retira o agrega fluido entonces el fluido
m1= m2 en un tiempo determinado
A(m = ,,,$$$ (A(A =
cte== ,$ ,,$$ (A(A = A(+= ,$ ++ =
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
15/33
34/AS D/ TU5/46AS /ST3'DA4
rea Real:se da en tablas por los fabricantes se puede calculardi!metros reales de la relacin" Se #ace referencia aldi!metro comercial $%&' (& etc"
se recomienda utili)ar tablas de fabricantes parareali)ar c!lculos reales"
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
16/33
*+L,C-./. .+ FL0, + .0C3,S 4 305+R6/S
Los factores que afectan la eleccin de la 7elocidad son:
3ipo de fluido Longitud del sistema de flujo +l tipo de .ucto tuber8a La ca8da de presin permisible
5ombas' accesorios' 7!l7ulas que puedan conectar para manejarlas 7elocidades espec8ficas La temperatura' la presin el ruido Se debe tener en cuenta: .uctos 3uber8as de gran di!metro producen baja 7elocidad
7ice7ersa' tubos de peque9o di!metro altas 7elocidades"
*elocidades Recomendadas:* = m;s' para l8quidos como agua aceite li7ianos para la salida
de una bomba* = 1 m;s' para la entrada a una bomba
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
17/33
/CUAC1' D/ /'/476A
8
V* P* 9*
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
18/33
/nerg
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
19/33
Seleccionar la direccin del flu>o (i:9uierda a derec?a de a 2)
Si#plifi9ue la ecuacin
Las superficies de !s fuid!s e"pues#as a a a#m$sfera #e%dr&% ca'e(a de presi$%
cer! p)* +
Para dep$si#!s, #a%ues de !s cuaes se puede es#ar e"#ra-e%d! a./% fuid! su
&rea es 'as#a%#e .ra%de, c!mparada c!% a de #u'!, a 0e!cidad de fu! e%
es#!s #a%ues ! dep$si#!s es peuea e%#!%ces 0*Q)A*+ e%#!%ces 02)2.*+
Cua%d! am'!s pu%#!s de refere%cia es#&% e% a misma &rea de fu! A1*A2,
e%#!%ces a ca'e(a de 0e!cidad s!% i.uaes,
Cua%d! a ee0aci$% es a misma e% am'!s pu%#!s de refere%cia 31*32,
e%#!%ces a ca'e(a de a#ura es cer! 3*+
SU7/4/'CAS PA4A @A AP@CAC1' D/ @A/CUAC1' D/ 5/4'U@@
7,,
,$
,$ ==
%
v
%
v
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
20/33
?
2
plicamos la ecuacin de )ernoulli entre lospuntos * + , se obtiene:
consideramos P*=P,=- + .*=- seg/n estose obtiene:
0aciendo a1ora 1 = ('*2',! entonces
/n!lisis: considere a#ora si el tanqueesta sellado:
,
,
,
,
$
,
$
$
,,
P
%
v-
P
%
v- ++=++
%hv ,,=
3+,R+/ , +C0/C-> .+ 3,R-C+LL-
%--v ,)( ,$, =%v
--,
,
,
,$ +=
).(, $, Ph%v +=
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
21/33
Ai
d?
d>
* A>*
v>
?i
Partiendo de la ecuacin de )ernoulli
Como el flujo volumtrico es
El volumen que sale por la boquilla
El volumen que sale del tanque o rapide' con la
que disminu+e la altura del tanque
Estos vol/menes deben ser iguales
%hvi ,=
"ivA+=
dtvA+dt i"=
dhA+ i=
dhAdtvA ii" =
dh
vA
Adt
i"
i=
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
22/33
Despejando varia-les y reempla(ando se o-tiene:
como se o-tiene
3ntegrando
)i tiempo para un instante inicial es cero entonces se o-tiene
dhvA
Adt
i"
i=
%hvi ,= dh
%hA
Adt
"
i
,
=
dhh%A
Adt
"
it
t
,.$,
$ ,
=
( ),.$,,.$
$,,
., hh
%
AAt
"i
=
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
23/33
ECUACIN GENERAL DE ENERGA
#/
= +nerg8a a9adida o agregada al fluido por una bomba u otrodispositi7o
#R= +nerg8a retirada o remo7ida del fluido mediante un dispositi7omec!nico' por ejemplo una turbina
#L= ?@rdidas de energ8a por parte del fluido por efecto de friccin o
por presencia de 7!l7ulas' conectores rugosidad de tuber8as"
4A
4L
4R
4L
5!m'a
6&0ua
7ur'i%a
C!d!
,
,
,,
$
,
$$
,,
P
%
v-hhh
P
%
v- 0RA ++=+++
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
24/33
P4DDAS D/ /'/476A ?@#as prdidas totales de energa 1#es dada por
+= tuber!asen)riccinporp1rdidasaccesoriosporp1rdidash0
#as prdidas de energa por accesorios = se dan por
cambios de direccin + velocidad del fluido en v3lvulas te4
codos4 aberturas graduales + s/bitas entre otros
#as prdidas por friccin = se dan por el contacto del fluido
con las paredes de las tuberas + conductos que por lo
general son rugosos
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
25/33
Prdidas de energa debido a a !ri""i#n$!
Es dada %or a e"&a"i#n de Dar"' (&)ii*ada %ara +&,oa-inar ' )&rb&en)o.
%v
D0)h)
,
,=
.onde:
L = longitud de la tuber8a. = .i!metro nominal del conducto* = *elocidad de flujof = coeficiente de friccin A adimensional B
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
26/33
(omo o-ener el coecien-e de $ricci%n$
?ara calcular el coeficiente de friccin f& se usa eldiagrama de ood' el cual se presenta en la figura DE2' olas siguientes ecuaciones"
?ara flujo laminar tuber8as sin rugosidad f= G; Re
?ara flujo turbulento usar mejor la ecuacin de ?"H"SI/C+ /"H" /-"
,
8&7Re
9-&:
.9
$log
,:&7
+
=
D
)
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
27/33
Prdidas por accesorios 1l
%
2vhl
,
,
=
.onde #l = p@rdida menoresJ = coeficiente de resistencia7 = 7elocidad promedio
J = +l coeficiente de resistencia es medido eKperimentalmente depende del tipo de accesorio de la 7elocidad promedio
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
28/33
CALCULO DE LAS P/RDIDAS 0ENORES1
Dia)a"i#n s2bi)a1 depende de la di.erenciaD4"D56
D1, 61 D2, 62
,,
,
$
,
,
$ $$
=
=
D
D
A
A2
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
29/33
P!rdida" menore"?@rdida de entrada a un tanque
.2' *2.1'*1
=
%
vhl
,$
,$
=
%
vhl
,$
,$
=
%
vhl
,$
,
$
.ilatacin radual
D*
V
* D2*
V2
=
%
v2hl
,
,
$
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
30/33
P!rdida" menore"Concentracin sMbita
D* VD2* V2
=
%
v2hl
,
,
,
Concentracin gradual
D* V*D2* V2
=
%
v2hl
,
,
,
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
31/33
P!rdida" menore" en cur?a-ura" de-uer
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
32/33
P/RDIDAS DE ENERGA PORFRICCIN EN CONDUCTOS NO
CIRCULARES7eempla(ar en la ecuacin de DarcyD=87
)e o-tiene entonces
%
v
R
0)h)
,-
,
=
7/21/2019 Flujo de Fluidos II Unidad
33/33
j.: Calcular la velocidad del fluido a la salida del
tanque (V2):
Condicin general de balance
Situacin concreta para el movimiento del )luido
0 $; V$0 7 ; (
Top Related