fundamentos del flujo de fluidos ii
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CLASE IITRANSCRIPT
ING. KENNEDY R. GOMEZ TUNQUE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA
FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERIA
E.A.P DE INGENIERIA CIVIL (HUANCAVELICA)
TIPOS DE FLUJO: Al movimiento de un fluido se le llama flujo.
F. turbulento: las partículas se mueven de
forma desordenada en todas las
direcciones; es imposible conocer la
trayectoria individual de cada partícula
F. laminar: las partículas del fluido se
mueven a lo largo de trayectorias lisas
en capas sobre la adyacente .
La viscosidad domina el movimiento
del fluido, donde La caracterización del movimiento debe
considerar los efectos de la viscosidad (μ)
y de la turbulencia (η); se hace con:𝝉 = 𝝁
𝒅𝑽
𝒅𝒚𝝉 = (𝝁 + 𝒏)
𝒅𝑽
𝒅𝒚
τ es el cortante, (=F / A)
μ es la viscosidad dinámica (Pa s)η depende de ρ y del movimiento
NUMERO DE REYNOLDS
Para la clasificación de flujos en tuberías
partimos del principio de Osborne Reynolds
(físico inglés).
Reynolds observó que al inyectar tinta sobre un
depósito de agua; ésta se comportaba diferente
dependiendo de la velocidad del agua dentro del
depósito de tal manera que mientras la tinta se
mostrara uniforme como un hilo, lo consideró:
FLUJO LAMINAR; cuando la tinta después de
cierta longitud empezaba a mostrar oscilaciones
lo clasificó como FLUJO EN TRANSICIÓN y
finalmente cuando la tinta mostró disturbios en
toda su longitud lo consideró como FLUJO
TURBULENTO.
TIPO DE FLUJONÚMERO DE
REYNOLDS
Flujo Laminar 𝑅𝑒 < 2200
Flujo de
Transición
2200 ≤ 𝑅𝑒 ≤ 4000
Flujo Turbulento 𝑅𝑒 > 4000
Flujo laminar: Cuando latinta no se mezcla. El flujose mueve en capas sinintercambio de “paquetes”de fluido entre ellas.
Válvula
Tinta
Boquilla
Flujo turbulento: Cuando la tinta se mezclacompletamente. Se presenta intercambio de“paquetes” de fluido entre las capas que semueven a diferente velocidad. Las partículas notienen un vector de velocidad muy definido.Velocidad promedio (flujo cuasi-permanente).
Flujo en transición:Cuando el filamento de latinta comienza a hacerseinestable, con un patrón deoscilación manifiesto.
𝐑𝐞 =𝑽𝑫
𝝂
V = Velocidad
D = Diámetro
n = Viscosidad cinemática
Flujo de fluidos en tuberías
Tipos de
flujo
•Coeficiente de fricción
•No. de Reynolds
•Rugosidad
relativa
•Ec. Darcy
Pérdidas de
carga
en accesorios
por fricciónFlujo
interno
Flujo
externo
laminar turbulentoReynolds
Flujo de fluidos
< 2200>
¿caída de
presión?
¿diámetr
o
mínimo?
¿Caudal
?
Flujo en tuberías
Situaciones de
cálculo
tuberías
ECUACION DE DARCY - WEISBACH
Ecuación de Darcy - Weisbach
La ecuación de Darcy – Weisbach, es la ecuación de resistencia fluida mas general
para el caso de tuberías circulares fluyendo a presión, la cual es el resultado de las
leyes físicas del movimiento de Newton.
g
V
D
Lfh f
2
2
Perdidas de altura debido a la friccion:
Cuando se trata de conductos cerrados simples, elúnico tipo de energía que se puede perderse porrazón del movimiento del fluido es la energía dePresión, ya que la energía cinética debepermanecer constante si el área es constante, y laenergía potencial solo depende de la posición. Laenergía de presión expresada como energía porunidad de peso de fluido tiene unidades de altura(h).
La perdida de altura por fricción es:
Donde:
hf = perdida de carga (m)
f = coeficiente de fricción
L = longitud (m)
D = Diámetro (m)
V2/2g = Altura de velocidad (m)
Factores de fricción para los
diferentes tipos de Flujo
Ecuación de Darcy
Aspereza del contorno
• Para flujo laminar
0Fx
Obtenemos:
Siendo flujo uniforme,
la aceleración es nula:
L
ghdQ
f
128
4
g
V
D
Lh f
2Re
64 2
Re
64f
hf = perdida de carga (m)
f = coeficiente de fricción
L = longitud (m)
D = Diámetro (m)
V2/2g = Altura de velocidad (m)
Equilibrio de Fuerza en una tubería.
f
ABACO DE MOODY Y LAS ECUACIONES CIENTIFICAS
Re=VD/n
K/D
Pérdidas de carga en accesorios
g
V
D
Lfh e
a2
2
D
Lfk e
Coeficiente K Longitud Equivalente
Equivalencia entre
ambos métodos
g
Vkha
2
2
- -
RUGOSIDAD ABSOLUTA EN EL TIEMPO
RUGOSIDAD ABSOLUTA EN EL TIEMPO
ECUACION DE HAZEN - WILLIAMS
El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas
ordinarias (5 ºC - 25 ºC). La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a que el
coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Es
útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos
materiales, especialmente de fundición y acero:
85.1
16.1
H
fC
V
D
kLh
V: velocidad media (m/s)
R: Radio hidráulico (m)
CH: coeficiente de rugosidad (adimensional)
S: pendiente de la línea de energía o perdida de energía
unitaria = hf/L (adimensional).
L: longitud de la tubería (m)
hf: perdida de carga (m)
D: diámetro interno de la tubería (m)
k: 6.79 para V (m/s), D en m.
k: 3.02 para V (fps), D en ft.
SE DEBEN VERIFICAR LOS
RANGOS DE VALIDEZ !!
La formula es valida dentro de las siguienteslimitaciones:
- Tuberías rugosas- Conducción de agua- Flujo turbulento- Diámetro mayor de 2¨- Velocidades que no excedan de 3 m/s.
54.063.08494.0 SRCV H
