Factor de fricción de Darcy

El factor de fricción o coeficiente de resistencia de Darcy-Weisbach (f) es un parámetro adimensional que se utiliza en dinámica de fluidos para calcular la pérdida de carga en una tubería debido a la fricción.

El cálculo del factor de fricción y la influencia de dos parámetros (número de Reynods Re y rugosidad relativa εr) depende del régimen de flujo.

a) Para régimen laminar (Re < 2000) el factor de fricción se calcula como:

En régimen laminar, el factor de fricción es independiente de la rugosidad relativa y depende únicamente del número de Reynolds

b) Para régimen turbulento (Re > 4000) el factor de fricción se calcula en función del tipo de régimen.

b1) Para régimen turbulento liso, se utiliza la 1ª Ecuación de Karmann-Prandtl:

En régimen turbulento liso, el factor de fricción es independiente de la rugosidad relativa y depende únicamente del número de Reynolds

b2) Para régimen turbulento intermedio se utiliza la Ecuación de Colebrook simplificada:

En régimen turbulento intermedio, el factor de fricción depende de la rugosidad relativa y del número de Reynolds

b3) Para régimen turbulento rugoso se utiliza la 2ª Ecuación de Karmann-Prandtl:

En régimen turbulento rugoso, el factor de fricción depende solamente de la rugosidad relativa:

Alternativamente a lo anterior, el coeficiente de fricción puede determinarse de forma gráfica mediante el Diagrama de Moody. Bien entrando con el número de Reynolds (régimen laminar) o bien con el número de Reynolds y la rugosidad relativa (régimen turbulento)

Una vez conocido el coeficiente de fricción se puede calcular la pérdida de carga en una tubería debida a la fricción mediante la ecuación de Darcy Weisbach:

BIBLIOGRAFÍA

* PERRY, Robert H. Manual del Ingeniero Químico. McGraw Hill. 6t.a. Edición.

* McCABE, W. Operaciones Básicas de Ingeniería Química.

* CRANE, Co. Flujo de fluidos en Válvulas, Accesorios y Tuberías. McGraw Hill.

* STREETER, Víctor L. Mecánica de los Fluidos. McGraw Hill. 8va. Edición.

* FOX, Robert W. y McDonald, Alan T. Introducción a la mecánica de los fluidos. McGraw Hill. 4ta. Edición.

DEFINICIÓN:

Un flujo es uniforme si la profundidad de un flujo es la misma en cada sección del canal. Un flujo uniforme puede ser permanente o no permanente, según cambie o no la profundidad con respecto al tiempo

En un flujo uniforme tanto las velocidades, las áreas, los caudales, deben de ser constantes, para que se dé un flujo uniforme.

Las ecuaciones de Manning y Chézy son las que determinan los parámetros de diseño de canales con un flujo uniforme.

Para el cálculo de la velocidad de un flujo uniforme, generalmente se hace uso de tablas y curvas desarrolladas en experimentos de laboratorio por el Bureau.

El diseño de canales a flujo uniforme depende también del material de revestimiento que se le asigna.

Los grandes caudales son permisibles gracias a la máxima eficiencia hidráulica.

El agua es más aprovechada en cuanto a el diseño de un canal desde el momento en que se diseña teniendo en cuanta las secciones de mínima infiltración