dinamica de fluidos.pptx
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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL
ALUMNA: DEISY VÁSQUEZ VÁSQUEZ
5º CICLO – ABRIL 2015
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Mecánica de Fluidos
2 Partes
Flujo interno
Flujo externo
Circulación por el interior de conducciones
Rodeando partículas sólidas
Estudia el equilibrio y movimiento de los fluidos
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Conceptos previos
Presión
Velocidad
su conocimiento permite el control y medida del flujo
su conocimiento permite el diseño de conducciones
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PRESIÓN
DEFINICIONES (según forma de medida)
v
EstáticaDe impacto
v
EstáticaDe impacto
Estática (p) plano paralelo a la
dirección de la corriente
Impacto o choque (p+1/2rv2)
plano perpendicular a la dirección de la
corriente
Diferencia
Cinética, dinámica o de velocidad (1/2rv2)
Fuerza normal ejercida sobre una superficie
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PRESIÓN
OTRAS DEFINICIONES• hidrostática• absoluta•
manométrica
UNIDADES
Pa (SI), kPa, MPa 1 bar =105 Pa=1.02 kg/cm2
1 atm=1.013 bar 1 bar = 14.50psi
bar, atm, kg/cm2 psi (sistema inglés)
Presión del agua en las redes de suministro de las ciudades: 2 bar - 7 barPresión de descarga bombas puede superar las 100 bar. Los flujos gaseosos suelen clasificarse como: baja presión (<1.2 bar)
media presión: 1.2 - 3.5 bar alta presión: 3.5 -100 bar
EJEMPLOS
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Equipos de medida
Absoluta (Pabs)
P Sobreatmosférica(Pman)
Presión atmosférica, Patm
P > Patm, positivaP < Patm, vacío
Patm absoluta
TorricelliColumna fluido
BarómetrosPatm vs. referencia
Calibrado con columade fluido
Miden presión total (respecto a una presión referencia)
PRESIÓN
Miden la presión siemprerespecto a la presiónatmosférica
Manómetros
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Equipos de medida
PRESIÓN
• presión sobreatmosférica: medida 1 punto
• diferencial: diferencia entre dos puntos
Manómetros TIPOS
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Equipos de medida
PRESIÓN
Manómetros
Bourdon
P sobreatmosférica (man, psig)
P absoluta (psi)Escala
TIPOS
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Equipos de medida
PRESIÓN
Manómetros
Transductores de presióndispositivo eléctrico y display
TIPOS
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Equipos de medida
PRESIÓN
Manómetros
Tubos manométricospresiones bajaspresión sobreatmosférica o diferencial
TIPOS
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Equipos de medida
PRESIÓN
Tubos manométricos
Aire Comprimido
PA
hm
1 2
Aire Comprimido
PA
hm
1 2
A m m atmP gh P Patm
Fluido manométricorm
P1=P2
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Equipos de medida
PRESIÓN
PatmPatm
L atm m mP P gh gl
Tubos manométricos
a d m mP P gh
PatmPatm
1 2
1 2
1 2
1 2
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Equipos de medida
PRESIÓN
Manómetro multiplicador
1 2
a m l m l d m l l m m
s sp h g l g h g p h g l g h g
S S
p p h gs
Sa d m m l l
( ) ( )
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Equipos de medida
PRESIÓN
Manómetro multiplicador
m
lh
sen
l hma
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P1 y P2: en secciones inicial y final de un sistema complejo.
p1 y p2: en extremos de un tramo recto.
pa y pd: antes o después de un medidor o accidente.
pA y pD: admisión o descarga de una bomba o compresor.
P1 P2
pA pD
pd pa p1
p2
P+ y p+ = presión con contribución gravitatoria
PRESIÓN
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Presión con contribución gravitatoria (P+)
P P gz
PRESIÓN
presión estática
fuerza gravitatoriapor unidad de superficie
La presión con contribución gravitatoria de un fluido en reposo es la misma en todos los puntos
Un medidor de presión diferencial mide siempre diferencias de presión con contribución gravitatoria
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Presión con contribución gravitatoria (P+)
P P gz
PRESIÓN
presión estática
fuerza gravitatoriapor unidad de superficie
La presión con contribución gravitatoria de un fluido en reposo es la misma en todos los puntos
Patm
P+=Patm
z
h
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Presión con contribución gravitatoria (P+)
P P gz
PRESIÓN
presión estática
fuerza gravitatoriapor unidad de superficie
La presión con contribución gravitatoria de un fluido en reposo es la misma en todos los puntosUn medidor de presión diferencial mide siempre diferencias de presión con contribución gravitatoria
r
p1, z1
p2, z2
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Presión con contribución gravitatoria (P+)
PRESIÓN
a
a d a mp p ( )gh
)zz(ggh)(pp admada
Lectura directa manómetro
Diferencia de P con contribución gravitatoria
B=A+hm
zd-za=A+C
3 a
4 d a m
p p gB
p p gC gh
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Presión con contribución gravitatoria (P+)
PRESIÓN
Si el líquido no circula por la conducción sino que está en reposo¿que altura tendrá (hm) el manómetro?
La presión con contribución gravitatoria de un fluido en reposo es la misma en todos los puntos
Un medidor de presión diferencial mide siempre diferencias de presión con contribución gravitatoria
¿están los puntos a y d a la misma presión?
)zz(ggh)(pp admada
a dp p
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Conceptos previos
Presión
Velocidad
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tyx, Vx
VISCOSIDAD Y FLUIDOS NEWTONIANOS
expresa la deformación que sufre un fluido cuando se la
aplican fuerzas externas Unidades SI = Pa·s
Viscosidad (m)
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estacionario
En movimiento yx
x
ydy
dvx
estacionario
En movimiento yx
x
ydy
dvx
xyx
dvdy
m independiente del esfuerzo cortante aplicado
Ley de Newton
FLUIDOS NEWTONIANOS
VISCOSIDAD Y FLUIDOS NEWTONIANOS
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FLUIDOS NO-NEWTONIANOS
ctep,T,dy
dvf
;dy
dv
x
xyx
h = viscosidad aparente (Pa·s)
VISCOSIDAD Y FLUIDOS NEWTONIANOS
características típicas de sólidos.
Clasificación
inelásticos
viscoelásticos
propiedades no varían con el tiempo de deformación.
propiedades varían con el tiempo de deformación.
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yx
dvx/dy
yx
dvx/dy
Ley Oswald de Waele (potencial)
n
xyx dy
dvm
m = consistencia = cte (Pa·sn)
1n
x
dy
dvm
n < 1
n > 1
VISCOSIDAD Y FLUIDOS NEWTONIANOS
FLUIDOS NO-NEWTONIANOS inelásticos cuyas propiedades no varían con el tiempo de deformación
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CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
Velocidad del fluido
Velocidad local o puntual v
Velocidad media a través de una sección V
3
2
mQ sV
S m
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Régimen de circulación
VD
Re
Conducción cilíndrica:Perfil parabólico de velocidades.Vmedia = ½ Vmax
Vpared = 0
Conducción cilíndrica:Perfil casi plano de velocidades.Vmedia ~ VmaxVpared = 0
Reynolds
CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
• Régimen Laminar. Se cumple la Ley de Newton.
• Régimen Turbulento. Mezcla por turbulencias
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LaminarRe< 2100
TurbulentoRe > 4000
CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
Experimento de Reynolds
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CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
12
P1
1V1
P2
2V2
W, Q
12
P1
1V1
P2
2V2
W, Q
Régimen estacionariom (kg/s) = cte
Balance de materia
1 1 2 21 1 2 2
1 2
V S V S kgm G S G S cte
s
caudal másico gasto másico
2
kg
m s
máquina
mT
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Balance cantidad de movimiento
1 1 2 2 T 0 2 1p S p S m g S F m(V V ) N
12
P1
1V1
P2
2V2
W, Q
12
P1
1V1
P2
2V2
W, Q
Régimen estacionariom (kg/s) = cte
máquina
fuerzas de presión externas sobre el
fluido
fuerza externa de la gravedad sobre
la masa total
fuerza neta de rozamiento
fuerza intercambiada con máquina
p1
p2t0
t0
CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
mT
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Régimen estacionariom (kg/s) = cte
Balance energía total2 22 1
1 1 2 2 1 2 2 12 1
V V Jp p g(z z ) W Q (u u )
2 2 kg
12
P1
1V1
P2
2V2
W, Q
12
P1
1V1
P2
2V2
W, Q
trabajo de fuerzas de presión externas sobre la unidad de masa de fluido
al pasar de S1 a S2
trabajo de fuerza de gravedad sobre unidad
de masa de fluido al pasar de S1 a S2
trabajo específico máquina sobre unidad
de masa de fluido
calor específico intercambiado con los
alrededores
CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
máquina
mT
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Régimen estacionariom (kg/s) = cte
Balance energía total2 22 1
1 1 2 2 1 2 2 12 1
V V Jp p g(z z ) W Q (u u )
2 2 kg
2 22 1
2 1 2 12 1
V V Jh h g(z z ) Q W
2 2 kg
h = u+pn
12
P1
1V1
P2
2V2
W, Q
12
P1
1V1
P2
2V2
W, Q
CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
máquina
mT
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12
1’
2’
12
1’
2’
d s ( )1
2
1’
2’
Sistema a
12
1’
2’
Sistema a
12
1’
2’
Sistema b
12
1’
2’
Sistema b
Efecto neto
12
1’
2’
12
1’
2’
CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
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12 d
1’
2’
12
1’
2’
Sistema a Sistema b
12 d
1’
2’
12
1’
2’
Sistema a Sistema b
a ba b b ae b a c cW Q U U E E J
'
Conservación Energía total
CIRCULACION DE FLUIDOS NEWTONIANOS POR CONDUCCIONES CILINDRICAS
1er principio de la termodinámica
2 22 1
1 1 2 2 1 2 2 12 1
V V Jp p g(z z ) W Q (u u )
2 2 kg
kgm d s
s
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a be 1 1 2 2 1 2W md p p g z z W
ˆ
Q md Qa b'
b a 2 1U U md u u
b a
2 22 1
c c2 1
V VE E md
2 2
a ba b b ae b a c cW Q U U E E J
'
Conservación Energía total
![Page 62: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/62.jpg)
( )
b a a b a bc c e iE E W W
2 22 1
2 1
V Vmd
2 2
1 1 2 2 1 2ˆmd p p g z z W
?
WWWiba pi
pi pi
m
m
i t e tp p p p 1 1 2 2W W W W md (p p )
?
Conservación Energía mecánica
![Page 63: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/63.jpg)
tpW ?
Vp p’
p
p
W
Conservación Energía mecánica
![Page 64: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/64.jpg)
tpW ?
2
t
1
p
p a b a bp
W p p ' m d m d dp md dp
tpdW p p ' dS • Vd
h
vSp p ' d dQ p p ' md
Vp p’
h hS Sp p ' dS • Vd p p ' d V • dS
Conservación Energía mecánica
![Page 65: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/65.jpg)
2
i t e
1
p
p p p 1 1 2 2
p
W W W md dp md (p p )
2
1piW md pd
2
t
1
p
p a b a bp
W p p ' m d m d dp md dp
Conservación Energía mecánica
![Page 66: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/66.jpg)
( )
b a a b a bc c e iE E W W ?
WWWiba pi
2
1piW md pd
W md F
2
1
v
pi vW W md pd F
Conservación Energía mecánica
![Page 67: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/67.jpg)
( )
b a a b a bc c e iE E W W
2 22 1
2 1
V Vmd
2 2
1 1 2 2 1 2ˆmd p p g z z W
2
1
v
vmd pd F
Conservación Energía mecánica
![Page 68: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/68.jpg)
WFdp)zz(g2
V
2
V 2P
1P121
21
2
22
(J/kg)
Ecuación de Bernoulli para los fluidos reales
Daniel Bernoulli
Conservación Energía mecánica
![Page 69: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/69.jpg)
Ecuaciones conservación Energía
E total
E mecánica
E interna
VdV ˆdh gdz dQ
VdVgdz dp d F 0
dh dp d F dQ
2 22 1
1 1 2 2 1 2 2 12 1
V Vp p g(z z ) W Q (u u )
2 2
2 22 1
2 1 2 12 1
V Vh h g(z z ) Q W
2 2
2
1
2 2P
2 12 1 P
2 1
V V ˆg(z z ) dp F W2 2
2 2
1 1
v P
2 1 2 1v P
ˆ ˆu u pd F Q (h h ) dp F Q
forma diferencialforma integral
![Page 70: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/70.jpg)
2 22 1 2 1
2 12 1
V V P P ˆg(z z ) F W2 2
Balance en cargas (hidráulica clásica)
(J/kg)
2 22 1 2 1
2 1 f2 1
V V P P1(z z ) h H
g 2 2 g
(J/N m)
2
1
2 2P
2 12 1 P
2 1
V V ˆg(z z ) dp F W2 2
Balance de energía mecánica
LÍQUIDOS
: g
(J/kg)
![Page 71: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/71.jpg)
PERFIL HIDRÁULICO
atmP P
g
2V
2 g
F
g
Plano de referencia
Trayectoria
Línea de carga estática
Línea de energía
Línea piezométrica
altura z
![Page 72: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/72.jpg)
PERFIL HIDRÁULICO
atmP P
g
2V
2 g
F
g
Plano de referencia
Trayectoria
Línea de carga estática
Línea de energía
Línea piezométrica
altura z
aa’
bb’ c c’
1
2
![Page 73: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/73.jpg)
PERFIL HIDRÁULICO
atmP P
g
2V
2 g
F
g
Plano de referencia
Trayectoria
Línea de carga estática
Línea de energía
Línea piezométrica
altura z
aa’
bb’ c c’
1
2
H (m)
L (m)L=0 1
a-a’ b-b’ c-c’ L2
Fg
1
g
pz
2
V
g
1
g
pz
2
V
g
12
11
1
21
![Page 74: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/74.jpg)
P
1
2
2
1
P
z
z
L
2R
r=0
x
a
p R p R R L g RLrx r R12
22 2 2 0 cos
1 1 2 2rx r 0
(p gz ) (p gz )R
2L
rx r R
21
2
fv
Factor de fricción de Fanning
Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
a
![Page 75: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/75.jpg)
P
1
2
2
1
P
z
z
L
2R
r=0
x
a
p R p R R L g RLrx r R12
22 2 2 0 cos
rx r R
p gz p gz
LR
( ) ( )2 2 1 1
2
2 LF 2f V
DEcuación de Fanning
Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
![Page 76: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/76.jpg)
(Ec. Fanning)
Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
D
L
2
VfF
2
D(Ec. Darcy-
Weissbach )
fD = 4f
F fV LD
2 2
gD
LfV2h
2
f
gD2
LVfh
2D
f
Pérdidas deenergía
mecánica
Pérdidas decarga
![Page 77: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/77.jpg)
Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
Cálculo de f
Régimen laminar
16
fRe
Régimen turbulento
No es resoluble
![Page 78: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/78.jpg)
Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
Cálculo de f
Régimen turbulento
Re
e /D
Moody
![Page 79: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/79.jpg)
Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
laminarturbulento
Cálculo de f
Régimen turbulentoMoody
turbulento
laminar
![Page 80: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/80.jpg)
Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
Cálculo de f
Régimen turbulentoMoody
![Page 81: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/81.jpg)
Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
Cálculo de f
Régimen turbulento
1 1.256-4 log
3.7Df Re f
(Colebrook-White)
Moody
![Page 82: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/82.jpg)
n
m
F QJ
gL D
(J) pendiente hidráulica
(Ec. Blausius) (Liso)75.4
75.1
D
Q008.0J
Para régimen turbulento
87.4
85.1
85.1 D
Q
C
62.10J (Ec. Hazen-Williams)
33.5
22
D
Qn3.10J (Ec. Manning)
Para la circulación de agua a través de tuberías se pueden utilizar ecuaciones empíricas
Depende del material
![Page 83: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/83.jpg)
m
n
D
Q
gL
FJ
(J) pendiente hidráulica
(Tubos de amianto-cemento)1.78
4.78
QJ 0.00098
D
Para régimen transición
Para la circulación de agua a través de tuberías se pueden utilizar ecuaciones empíricas
![Page 84: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/84.jpg)
CONDUCCIONES
![Page 85: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/85.jpg)
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE MATERIALES PARA CONDUCCIONES
Fundición: hierro fundido con revestimiento de otro material.
Soportan hasta 20 atm.
Acero: soportan altas presiones internas. Trabajan mal a
compresión externa y depresión interna.
Aleaciones de resistencia química: Se utilizan para fluidos
corrosivos.
Hierro: trabajan a presiones medias.
![Page 86: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/86.jpg)
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE MATERIALES PARA CONDUCCIONES
- Hormigón en masa: para canales de agua sin presión interna.
- Hormigón armado: tienen armaduras metálicas longitudinales
y transversales. Resisten grandes presiones y compresión.
- Aluminio: se utilizan en instalaciones móviles para riego.
- Plástico: para bajas presiones.
- Cobre: se utilizan para calentar o enfriar fluidos por su buena
conducción térmica.
![Page 87: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/87.jpg)
VELOCIDADES TÍPICAS EN TUBERÍAS (m/s)
LÍQUIDOS
![Page 88: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/88.jpg)
VELOCIDADES TÍPICAS EN TUBERÍAS (m/s)
GASES
![Page 89: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/89.jpg)
DIMENSIONES DE TUBERÍAS DE ACERO NORMALIZADAS
PNºcatalogo 1000
S
P = presión de trabajo
S depende del material
40 (tubo “normal”)
Según norma ASA
![Page 90: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/90.jpg)
UNIONES Y
ACCESORIOS
![Page 91: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/91.jpg)
UNIÓN ENTRE TUBERÍAS
Uniones roscadas (tuberías de pequeño tamaño)
Uniones soldadas (altas presiones/diámetros grandes)
Uniones mediante bridas (altas presiones en tuberías que se desmontan a menudo)
Bridas modificadas Junta de alta presión
![Page 92: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/92.jpg)
Accesorios de conducciones
Codos
90º 45º
Tes Crucetas
Maguitos
Tapones ciegos
Uniones con tuerca
![Page 93: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/93.jpg)
Accesorios de conducciones
Ventosas
PP
![Page 94: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/94.jpg)
VÁLVULAS
Corte de flujo
Retención
RegulaciónAsiento
Diafragma
Aguja
Compuerta
Bola
Tronco-cónica
Mariposa
![Page 95: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/95.jpg)
Válvula de compuerta
Válvula de bola
VÁLVULAS CORTE DE FLUJO
![Page 96: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/96.jpg)
Válvula de mariposa
Válvula de retención
VÁLVULAS CORTE DE FLUJO
![Page 97: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/97.jpg)
Válvula de asiento
Asiento recto
Asiento inclinado
Válvula de aguja
VÁLVULAS REGULACIÓN
![Page 98: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/98.jpg)
Válvula de diafragma
VÁLVULAS REGULACIÓN
![Page 99: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/99.jpg)
Pérdida de carga en accidentes. Régimen turbulento
Longitud equivalente de tramo recto
Ábaco de doble entrada
![Page 100: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/100.jpg)
Pérdida de carga en accidentes. Régimen turbulento
Longitud equivalente de tramo recto
Ábaco de doble entrada
Tabla (L/D)
Accidente K L.E* Velocidad codo de 45º
-standard 0.35 la del tubo -radio medio (33, 34, 39, 40, 41)
0.30
15.0
"
-gran curvatura (33)
0.20
10.0
"
codo de 90º -standard 0.75 la del tubo -radio medio (33, 34, 40, 41, 42, 43)
0.75
37.5
"
-gran curvatura (33, 34, 39, 40)
0.45
22.5
"
-pequeña curvatura
1.30 "
-A escuadra 1.20 60.0 " "U" de retorno (180º) (33, 34, 40)
1.50 75.0 la del tubo
Uniones y acoplamientos (33, 41)
0.04 2.0 la del tubo
T standard -con la bifurcación cerrada
0.40
la del tubo
-usada como codo 1.00
"
ó
-con división del caudal
1.00
la de la corriente principal
-Entrada rama perpendicular (39)
1.80
90.0
la del tubo
-Salida rama perpendicular (39)
1.20
60.0
unión roscada 0.04 la del tubo manguito de unión 0.04 la del tubo válvula de compuerta (39, 41, 44)
-abierta 0.17 8.5 la del tubo -3/4 abierta 0.90 45.0 " -1/2 abierta 4.50 225.0 " -1/4 abierta 24.0 1200.0 "
Nº diámetros
![Page 101: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/101.jpg)
Pérdida de carga en accidentes. Régimen turbulento
Longitud equivalente de tramo recto
2VF K
2
Ábaco de doble entrada
Accidente K L.E* Velocidad codo de 45º
-standard 0.35 la del tubo -radio medio (33, 34, 39, 40, 41)
0.30
15.0
"
-gran curvatura (33)
0.20
10.0
"
codo de 90º -standard 0.75 la del tubo -radio medio (33, 34, 40, 41, 42, 43)
0.75
37.5
"
-gran curvatura (33, 34, 39, 40)
0.45
22.5
"
-pequeña curvatura
1.30 "
-A escuadra 1.20 60.0 " "U" de retorno (180º) (33, 34, 40)
1.50 75.0 la del tubo
Uniones y acoplamientos (33, 41)
0.04 2.0 la del tubo
T standard -con la bifurcación cerrada
0.40
la del tubo
-usada como codo 1.00
"
ó
-con división del caudal
1.00
la de la corriente principal
-Entrada rama perpendicular (39)
1.80
90.0
la del tubo
-Salida rama perpendicular (39)
1.20
60.0
unión roscada 0.04 la del tubo manguito de unión 0.04 la del tubo válvula de compuerta (39, 41, 44)
-abierta 0.17 8.5 la del tubo -3/4 abierta 0.90 45.0 " -1/2 abierta 4.50 225.0 " -1/4 abierta 24.0 1200.0 "
Tabla (L/D)
![Page 102: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/102.jpg)
Pérdida de carga en accidentes. Régimen laminar
Crane (relación empírica)
Accidente K L.E* Velocidad codo de 45º
-standard 0.35 la del tubo -radio medio (33, 34, 39, 40, 41)
0.30
15.0
"
-gran curvatura (33)
0.20
10.0
"
codo de 90º -standard 0.75 la del tubo -radio medio (33, 34, 40, 41, 42, 43)
0.75
37.5
"
-gran curvatura (33, 34, 39, 40)
0.45
22.5
"
-pequeña curvatura
1.30 "
-A escuadra 1.20 60.0 " "U" de retorno (180º) (33, 34, 40)
1.50 75.0 la del tubo
Uniones y acoplamientos (33, 41)
0.04 2.0 la del tubo
T standard -con la bifurcación cerrada
0.40
la del tubo
-usada como codo 1.00
"
ó
-con división del caudal
1.00
la de la corriente principal
-Entrada rama perpendicular (39)
1.80
90.0
la del tubo
-Salida rama perpendicular (39)
1.20
60.0
unión roscada 0.04 la del tubo manguito de unión 0.04 la del tubo válvula de compuerta (39, 41, 44)
-abierta 0.17 8.5 la del tubo -3/4 abierta 0.90 45.0 " -1/2 abierta 4.50 225.0 " -1/4 abierta 24.0 1200.0 "
L
D
L
Dl t
Re
1000
laminar turbulento
Nº diámetros
![Page 103: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/103.jpg)
Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
• Conducciones cilíndricas sin accidentes
• Conducciones no cilíndricas
• Redes de conducciones
• Sistemas de redes complejas
• Conducciones cilíndricas con accidentes
![Page 104: dinamica de fluidos.pptx](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020102/55cf8fc7550346703b9fb52d/html5/thumbnails/104.jpg)
Caso Magnitud desconocida Datos conocidos
1 F ó P , , , L, D y Q
2 Q (ó m) , , , L, D y F (o P)
3 D , , , L, Q e P
CONDUCCIONES CILÍNDRICAS SIN ACCIDENTES YSIN CARGAS CINÉTICAS
Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
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Pérdida de E mecánica en conducciones cilíndricas
Cálculo de f
Régimen turbulentoMoody
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Caso Magnitud desconocida Datos conocidos
1 F ó P , , , L, D y Q
2 Q (ó m) , , , L, D y F (o P)
3 D , , , L, Q e P
CONDUCCIONES CILÍNDRICAS SIN ACCIDENTES SIN CARGAS CINÉTICAS
Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
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CONDUCCIONES CILÍNDRICAS CON ACCIDENTES SIN CARGAS CINÉTICAS
Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
2 12 1( ) 0tramos rectos accidentes
P Pg z z F F
2rectos
LΣF =2f V
D
accidentesΣF
2
eq2
Vk
2L
2fVD
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CONDUCCIONES NO CILÍNDRICAS
Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
Régimen laminar: Balance cantidad de movimiento y Ley de Newton resolubles
Régimen turbulento: No resoluble
L m Z m JF
S m kg
H
SR
Z
Nikuradse, definió radio hidráulico
DIMENSIÓN REPRESENTATIVA DE CONDUCCIÓN NO CILÍNDRICA ??
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CONDUCCIONES NO CILÍNDRICAS
Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
DIMENSIÓN REPRESENTATIVA DE CONDUCCIÓN NO CILÍNDRICA
DIÁMETRO EQUIVALENTE eq
SeccionD = 4
Perimetro
Solamente en régimen turbulento
Sección real no equivale a sección circular de Deq
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REDES DE CONDUCCIONES
Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
Balances de energía mecánica entre nodos: Entre 1 y 2 para el líquido que va por rama a Entre 1 y 2 para el líquido que va por rama b
Ecuación continuidad en nodos
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REDES DE CONDUCCIONES COMPLEJAS
Flujo de fluidos incompresibles newtonianos
ˆ
2 22 1 2 1
2 12 1
V V P - P- + g(z - z ) + + ΣF = W
2 2 (J/kg)
No hay porción de fluidoque de 2 llegue a 3
Debe haber masa que saliendo de 1 llegue a 2,
pero no necesariamente toda
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FLUJO DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES NO
NEWTONIANOS
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CIRCULACION DE FLUIDOS NO NEWTONIANOS
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Viscosidad (m): expresa deformación que sufre un fluido cuando se le aplican fuerzas externas
Unidades SI = Pa·s
VISCOSIDAD Y FLUIDOS NEWTONIANOS
estacionario
En movimiento yx
x
ydy
dvx
estacionario
En movimiento yx
x
ydy
dvx
dy
dvxyx
FLUIDOS NEWTONIANOS
m independiente del esfuerzo cortante aplicado
Ley de Newton:
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FLUIDOS NO-NEWTONIANOS
ctep,T,dy
dvf
;dy
dv
x
xyx
h = viscosidad aparente (Pa·s)
yx
dvx/dy
yx
dvx/dy
Ley Oswald de Waele (potencial)n
xyx dy
dvm
m = consistencia = cte (Pa·sn)1n
x
dy
dvm
n = orden
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CIRCULACION DE FLUIDOS NO NEWTONIANOS
Ley Oswald de Waele (potencial)
n
xyx dy
dvm
Equivale a la ecuación Hagen-Poiseuille
No newtonianos
0dLR
2gdzdp 0
Balance c.d. movimiento
1n3n
nn
R
LmQ2
n
1n3F
Régimen laminar
Definición de Reynolds de no newtonianosReNN?
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CIRCULACION DE FLUIDOS NO NEWTONIANOS
1n3n
nn
R
LmQ2
n
1n3F
Régimen laminar
Definición de Reynolds de no newtonianosReNN?
Régimen turbulento (Yoo,1975). Moody: sustituir en ordenadas f por f·n-0.675
22L
F fVD
16
(laminar)Re
f
23 1
3 1 2 162
Re 2
n n
n nNN
n mQ L LF V
n R R
28Re
3 1
nn n
NN
R V nm n