Flujo por el interior de una tubera
circular Fluido por el interior de una tubera circular, L Prandtl, encontr que el espesor de la
capa lmite, (), est relacionada con lo siguiente:
El estudio de este fenmeno en rgimen laminar se lo puede hacer mediante un balance de cantidad de movimiento (tambin se puede efectuar un balance de energa mecnica, llegando al mismo resultado)
Consideraciones
1. Flujo laminar en estado estacionario.
2. La temperatura permanece constante, consecuentemente la densidad del fluido ser constante
3. El flujo tiene lugar en una tubera de longitud l, de tal manera que las perturbaciones de entrada y salida nulos.
4. El flujo es newtoniano.
5. La tubera tiene un radio R tubera circular.
Flujo por el interior de una tubera
circular
Casos Particulares:
Velocidad Mxima:
Velocidad Media:
Caudal:
Componente z de la fuerza del fluido que acta sobre la superficie mojada de la tubera
Radio Hidrulico: rea Mojada (rea transversal de flujo)/permetro mojado
Ec. Hagen-Poiseuille
Ecuacin de Movimiento
Ecuacin general de Bernoulli para un sistema de tuberas
Prdidas por friccin:
Teora de la capa limite hidrodinmica
Caractersticas topogrfica de la pared del tubo, irregularidades a manera de
cresta que tiene la pared y se la conoce con el nombre de rugosidad.
Consideraciones.
- Una tubera de longitud L y dimetro constante (tubera circular)
- No tiene accesorios
- Por su interior fluye un lquido newtoniano a temperatura constante
- El caudal se mantiene constante.
Estimar f: Laminar (64/Re) Turbulento (Ecuaciones, Diagrama de Moody
Ecuacin para el clculo analtico de f
Ecuacin de Churchill (Chemical Engineering Nov, 7, 1977)
Diagrama de Moody
Rugosidad de ciertos materiales
Prdidas en accesorios (Prdidas Menores) Accesorios, cambios de direccin, contracciones y expansiones bruscas, dispositivos
de medida: caudal, presin, temperatura.
Contraccin brusca
Expansin brusca
Vlvulas
Coeficientes de prdida de carga
Aplicaciones del Transporte de Cantidad
de Movimiento
Tuberas
o Dimetros
o Nmero de Serie
o Prdidas de friccin en tuberas
o Potencia de la bomba
o Medidores de Flujo
o Descarga de lquidos por orificios
o Calibracin de orificios por el mtodo de descarga
Constantes para varios accesorios
Velocidades recomendadas
Datos de tuberas - Dimetros y Espesores de pared (mm)
ANSI B36.10
Problema
Seleccionar el dimetro comercial a utilizar en la tubera de aspiracin de la
bomba P-101 del diagrama que se presenta a continuacin. El fluido de trabajo
es tolueno a 30C, con un flujo de 13300 kg/h. El material de la tubera es acero
al carbono. Cules seran las prdidas por friccin (en bar) solo en la tubera, si
en la aspiracin tiene una longitud total de 6 metros.
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