PERDIDAS HIDRAULICAS

PERDIDAS HIDRAULICAS Entre las pérdidas asociadas con los problemas en tuberías tenemos: 



Las pérdidas de energía por fricción o rozamiento de cada una de las láminas del fluido, entre si o con las paredes del conducto. Las pérdid pérdidas as que ocurre ocurren n localm localment ente e en el distur disturbio bio del flujo flujo llamad llamadas as "menores" o “secundarias”. “secundarias”.

Pérdidas menores. Son llama llamadas das pérdid pérdidas as menore menores s porque porque pueden pueden despre desprecia ciarse rse con frecue frecuenci ncia, a, particularmente en tuberías largas donde las pérdidas debidas a la fricción son altas en comparación con las pérdidas locales. Sin embargo en tuberías cortas y con un considerable número de accesorios, el efecto de las pérdidas locales será grande y deberán tenerse en cuenta. Causas que ocasionan pérdidas menores. Las pérdidas menores son provocadas generalmente por: 



Cambios en la velocidad, sea magnitud o dirección. Distur Disturbio bios s del flujo flujo provo provocad cado o por curvat curvatura uras s o cambio cambios s brusco bruscos s en las secciones.

Expe Experi rime ment ntal alme ment nte e se ha demo demost stra rado do que que la magn magnit itud ud de las las pérd pérdid idas as es aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad. Pérdida en una expansión súbita. Un ensanchamiento súbito en la tubería provoca un incremento en la presión de P1 a P2 y un decrecimiento en la velocidad de V1 a V2 como se puede apreciar:

Para el caso de contracciones y expansiones súbitas existe un factor de resistencia denominado K y esta dado por:

Pérdida en una expansión súbita. Separación y turbulencia ocurre cuando el flujo sale del tubo más pequeño y las condiciones normales del flujo no se restablecen hasta una cierta distancia aguas abajo. Una presión P0 actúa en la zona de remolinos y el trabajo experimental ha demostrado que P0 = P1. Aislando el cuerpo del fluido entre las secciones (1) y (2), las fuerzas que actúan sobre el fluido son las que se muestran en la figura.

Volumen de control para una expansión súbita. Aplicando la ecuación de conservación de momentum según la cual "la fuerza que actúa sobre el fluido en la dirección del flujo es igual al cambio de momentum", tenemos que: P1 a1 + Po (a2 - a1) - P2 a2 =



Q (V2 - V1)

Como P0 = P1 y Q = a1 V1 = a2 V2 entonces, (P1 - P2) a2 =



(P1 - P2) =

V2 (V2 - V1)



a2 V2 (V2 - V1) (1)

Aplicando la ecuación de Bernoulli entre las secciones (1) y (2),

+ pérdidas Si el tubo está dispuesto horizontalmente z1 = z2, entonces:

pérdidas Sustituyendo P1 - P2 de la ecuación (1),

Pérdidas

pérdidas

(2)

Utilizando la ecuación de continuidad se tiene: a1V1 = a2V2, o sea, V2 = a1V1 /a2. Sustituyendo V2 en la ecuación (2), se expresan las pérdidas locales (hL) en términos de V1,

  Y dado que

resulta que K (coeficiente de pérdida), toma la forma:

K  Un caso especial ocurre cuando un tubo descarga en un tanque. El área a1 del tubo es muy pequeña comparada con el área a2 del tanque; entonces,

K

=1y

PERDIDA EN EXPANSION GRADUAL En este caso la pérdida se ve afectada por brusquedad con la que se haga la reducción del diámetro, que se determina por el ángulo de reducción α Según Kisieliev: α

4a5 7

10

15

20

25

30

35

40

45

60

75

80

K 0.060 0.16 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.35

Para que el valor de la pérdida no sea grande, el ángulo de reducción no debe exceder un valor especificado, dicho ángulo vale:

, donde