Complemento Ecuaciones de Flujo

1. Complemento Ecuaciones de Flujo EIQ_303 Andrea Fredes

2. FLUJO LAMINAR FLUIDO DESPLAZANDOSE ORDENADO EN CAPAS FLUIDO SUSTANCIA QUE SE DEFORMA CONTINUAMENTE CUANDO SE LE APLICA UNA TENSIÓN CORTANTE TIPOS DE FLUJO flujo laminar: Las partículas se mantienen en forma paralela y uniforme durante su movimiento. Su movimiento es en capas lisas y planas longitudinales que se deslizan unas sobre las otras. flujo turbulento: Las partículas tienen movimientos irregulares (longitudinal y transversal) entremezclándose unas con otras de forma intensa FLUJO TURBULENTO PARTICULAS EN DESORDEN EIQ_303 Andrea Fredes

3. PERFIL DE VELOCIDADES • Flujo laminar: • presenta una mayor velocidad en el centro. • debido a la fricción entre capas la velocidad disminuye hacia las paredes. • la velocidad en las paredes es cero • Flujo turbulento: • la velocidad es la misma en el sector central • la velocidad disminuye bruscamente próximo a las orillas • se forma una delgada capa laminar EIQ_303 Andrea Fredes

4. NÚMERO DE REYNOLDS Es un parámetro adimensional que nos sirve para determinar si el flujo es laminar o turbulento V D V: VELOCIDAD MEDIA DEL FLUIDO (m/s) D: DIÁMETRO DEL TUBO (m) ע : VISCOSIDAD CINEMÁTICA (m2/s) Re = ע SI: Re < 2100  FLUJO LAMINAR 2100 < Re < 10000  FLUJO EN TRANSICIÓN Re > 10000  FLUJO TURBULENTO • Para tener flujo laminar: • El diámetro debe ser pequeño • La velocidad fluido baja • La viscosidad del líquido alta EIQ_303 Andrea Fredes

5. Bombeo es la operación de elevar agua desde un nivel inferior a otro superior (aumentar la presión) Una bomba se evalúa por la altura a la que es capaz de elevar agua Si se mide la presión a la entrada y salida de un componente, la presión a la salida será menor. Esta caída de presión se expresa en metros de la columna de agua EIQ_303 Andrea Fredes

6. Alimentación por gravedad: Un silo situado por encima de la línea de proceso. A través de un depósito regulador en el cual se mantiene un nivel constante , el producto baja hasta la línea de proceso donde es tratado. La presión es la suficiente para que el producto pase por la línea. En plantas de proceso modernas en donde se tratan grandes caudales de producto es difícil utilizar la alimentación por gravedad y en este caso se requerirán bombas que sean capaces de generar presiones sobre los 30 [m] de la columna de agua. EIQ_303 Andrea Fredes

7. L V2 hf = ƒ 2gc D RESISTENCIA AL FLUJO: Cada componente de una línea ofrece resistencia al flujo de líquido. • En tuberías rectas la resistencia se debe a la fricción entre el líquido y las paredes internas • En las esquinas (codos) hay una fricción adicional por el cambio de dirección del líquido • En los accesorios (válvulas y otros) por los cambios de sección RESISTENCIA EN TUBERIAS RECTAS EIQ_303 Andrea Fredes

8. PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA EN TODO SISTEMA HIDROSTÁTICO SE TIENE QUE NO CAMBIA DE VALOR V2 P + + z = Cte ρ 2 gc z : Altura respecto a un nivel de referencia ENERGÍA POTENCIAL O DE POSICIÓN ENERGIA CINÉTICA O DE VELOCIDAD PRINCIPIO DE BERNOULLI ENERGÍA DE PRESIÓN EIQ_303 Andrea Fredes

9. P1 P1 P2 P2 V12 V12 V22 V22 + + + + + z1= + z2 ρ ρ ρ ρ 2 gc 2 gc 2 gc 2 gc + z2 - + z1 W = LUEGO DESGLOSANDO BERNOULLI SE PUEDE AFIRMAR QUE: Si no hay disipación, la energía entre dos estados cualquiera de un fluido en un circuito es la misma SI EL SISTEMA INCLUYE UNA BOMBA QUE PROPORCIONA UN TRABAJO W EIQ_303 Andrea Fredes

10. 64 Re = Re = < 2000 ƒ = Re V D V D ע ע TUBERÍA LISA Re < 100.000 ε D PARA FLUJO LAMINAR FLUJO TURBULENTO 0,316 ƒ = Re1/4 TUBERIA RUGOSA DIAGRAMA DE MOODY CON LA RUGOSIDAD RELATIVA = ƒ Y REYNOLDS EIQ_303 Andrea Fredes

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12. Q 8 V = = = 4,24 m/s A 3,14 * 0,22 * 60 4 V D 4,24 * 0,2 Re = = = 84.800 ע TUBERÍA FUNDICIÓN 0,00001 ε = 0,0259 cm ε 0,0259 = = 0,0013 GRAFICO MOODY D 20 ƒ = 0,024 L V2 300 4,242 hf = ƒ = 32.99[ N-m/kg] hf = 0,024 D 2 g 0,2 2 * 9,81 Ejemplo: Determinar la pérdida de energía en el flujo de 8.000 litros por minuto de un aceite de viscosidad cinemática 0,00001 m2/s a través de una tubería de fundición de 300 [m] de longitud y de diámetro 200 [mm]. Datos: Q = 8000 l/min ע = 0,00001 m2/s L = 300 m D = 200 mm EIQ_303 Andrea Fredes

13. Algunas características de las Válvulas más comunes EIQ_303 Andrea Fredes

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16. El diseño básico de una válvula dictará si su uso es para detener o controlar un flujo. • En la medida que su caída de presión aumenta, aumentará las características de controlador de flujo de una válvula. • Los dos tipos más comunes, son la de compuerta y las de globo. • En general están compuestas de • Cuerpo • Vástago (se mueve para aumentar o disminuir el área de flujo) • Bonete (mantiene la posición del vástago y va unida al cuerpo comúnmente a través de una unión roscada) EIQ_303 Andrea Fredes

17. Válvula de compuerta • Diseño simple • Posee disco que se desliza en ángulo recto al flujo. • Se usa principalmente para función On-Off • Es de baja caída de presión. • Existen diferentes tipos • Espejo • Compuerta inclinada • Doble compuerta (aliviar sobreesfuerzos) EIQ_303 Andrea Fredes

18. Válvula de Globo • Por diseño es más apropiada para controlar flujo • Fluido pasa a través de abertura (asiento) • Área se controla por disco colocado algo paralelo a dirección de flujo • Caída de presión > que la de compuerta • Diferentes tipos • Válvula en Y • Válvula de aguja (gases) EIQ_303 Andrea Fredes

19. Válvula de Diafragma • Se usan para fluidos viscosos (barros, líquidos corrosivos) • Están limitadas a presiones menores de 50 [psi] (debido a material flexible) EIQ_303 Andrea Fredes

20. Válvulas de Cono • Son de gran utilidad por su maniobrabilidad • Existen de ¼, ½, ¾, y de una vuelta. • Se cierran o abren fácilmente EIQ_303 Andrea Fredes

21. Válvulas de Bola • Consisten en una esfera (parte móvil) • En la esfera existe abertura por donde pasa fluido cuando está alineada con línea • El nivel de temperatura, está limitado por el sello plástico • No es necesario alineamiento estricto. EIQ_303 Andrea Fredes

22. Válvulas de Mariposa • Son para uso On-Off • Su gran ventaja es que ocupan poco espacio EIQ_303 Andrea Fredes

23. Válvula Check • Permiten el flujo en un solo sentido • De gran utilidad a la salida de bombas, cuando estas bombean a estanques en altura • Impiden que el líquido se devuelva, cuando la bomba está detenida EIQ_303 Andrea Fredes