PERDIDAS POR ACCESORIOSPRDIDAS PRIMARIAS Y SECUNDARIASLas
prdidas de carga (o prdidas de energa) en tuberas son de dos tipos,
primarias y secundarias: Las prdidas primarias son las prdidas de
superficie en el contacto del fluido con la superficie (capa
lmite), rozamiento de unas capas de fluido con otras (rgimen
laminar) o las partculas de fluido entre s (rgimen turbulento).
Tienen lugar en flujo uniforme y por lo tanto, principalmente se
producen en tramos de tuberas de seccin constante. Las prdidas
secundarias son las prdidas de forma que tienen lugar en las
transiciones (estrechamiento o expansiones), en codos, vlvulas y en
toda clase de accesorios de tuberas.
Prdidas Primarias: Ecuacin de DarcySi se supone una tubera
horizontal de dimetro constate, D, por la que circula un fluido
cualquiera entre dos puntos 1 y 2, se cumple la ecuacin de
Bernoulli con prdidas:
Al ser la tubera de seccin constante y horizontal V1 = V2 y z1 =
z2
A finales del siglo XIX, se demostr que la prdida de carga era
proporcional al cuadrado de la velocidad media en la tubera y a la
longitud de la misma, e inversamente proporcional al dimetro de la
tubera. La relacin anterior se expresa segn la ecuacin de Darcy
Donde: Hr Prdida de carga por friccin (m) L Longitud de la
tubera (m) D Dimetro del conducto (m) V Velocidad promedio en la
seccin del conducto (m/s) f Factor de friccin (Adimensional)
Esta frmula es de uso universal para el clculo de prdidas de
carga en conductos rectos y largos, tanto para flujo laminar como
turbulento. La diferencia entre ambos tipos de flujo est en la
definicin y evaluacin del factor de friccin. Existen multitud de
tablas, curvas, ecuaciones etc. para obtener el valor del factor de
friccin ( f ). Sin embargo, a partir de 1940, se ha venido usando
cada vez ms un baco denominado Diagrama de Moody.
Factor de Friccin fEl factor de friccin es un parmetro
adimensional que depende de la velocidad, el dimetro de tubera, las
propiedades del fluido (densidad y viscosidad) y de la rugosidad de
la superficie del conducto (la cual depende del tipo de material y
del acabado del mismo)}
Al ser un parmetro adimensional, se puede expresaren funcin de
variables adimensionales (Nmero de Reynolds y rugosidad
relativa):
Prdidas SecundariasLa ecuacin fundamental de las prdidas
secundarias, anloga a la ecuacin de Darcy para prdidas primarias,
es la siguiente:
Donde: HPrdida de carga secundaria Coeficiente adimensional de
prdida de carga secundaria V Velocidad media en la tubera si se
trata de codos, vlvulas etc. Si se trata de un cambio de seccin
como contracciones o ensanchamiento, suele tomarse la velocidad en
la seccin menor. El coeficiente depende del tipo de accesorio, del
nmero de Reynolds, de la rugosidad y hasta de la configuracin de la
corriente antes del accesorio. En general, es necesario disponer de
un tramo rectode tubera de 4 a 5D antes y despus del accesorio en
que se produce la prdida de carga para poder aplicar con precisin
las correlaciones que se van a presentar a continuacin.Salida suave
y brusca de un depsitoSalida bruscaEl valor de puede tomarse de la
siguiente imagen. Depende del dimetro (d) y la longitud del trozo
de tubera que se introduce en el depsito (l), y del espesor de la
tubera ( ).
Salida suaveEn este caso la prdida es mucho menor que para
salidas bruscas. El valor de se puede obtener de la tabla a partir
de la relacin de r/D que se muestra en la figura.
Ensanchamientos bruscos y suavesLa transicin de un conducto de
seccin circular de un dimetro da otro dimetro mayor D puede
realizarse de forma brusca o suavemente mediante un difusor cnico
de ngulo .
En este caso la prdida se calcula a partir de la frmula
El valor de m se toma de la siguiente tabla:
Si el ensanchamiento es brusco ( =180), el valor de mes
aproximadamente igual a la unidad
Contracciones bruscas y suave
CodosEn un codo se originan dos tipos de prdidas: Las producidas
por la fuerza centrfuga que origina un flujo secundario que se
superpone al flujo principal e intensifica el rozamiento (Figura b)
La producida por las separaciones que pueden producirse en las
zonas r y s (Figura a) El flujo secundario se puede evitar casi por
completo con la instalacin de labes directrices, aunque es una
solucin cara y utilizada de forma escasa.
Los coeficientes para distintas geometras de codos se obtienen
como se indica a continuacin:Codo de seccin circular y radio r
(Figura a)
Codo de seccin rectangular y radio r (Figura b)
VlvulasVlvula de compuerta
Vlvula de mariposa
Vlvula de macho
