Perdidas menores en tuberías.

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Mecánica de fluidos, fundamentos y aplicaciones

Pérdidas menores

Las pérdidas de energía en un sistema de transporte de algún tipo de fluido son inevitables, por lo que a la ingeniería resta es estudiarlas y tratar de minimizarles en lo máximo posible. En el libro “Mecánica de Fluidos” del autor Cengel se encuentra cuantiosa información sobre este tipo de sistemas y teniendo un literatura fácil de comprender, el aprendizaje se vuelve ameno y, de sobra decirlo, muy interesante.

El objetivo del autor a lo largo de este libro es mostrar una forma sencilla de estudiar los sistemas de transporte de fluidos, llevándote de la mano con lecturas del todo comprensibles y anexando definiciones cundo en su caso las expresiones sean nuevas o no familiares para el lector. Es sabido que el lenguaje de ingeniería es complejo, puesto que un ingeniero debe ser capaz de comprender un texto de lenguaje común en donde se plantee un problema, llevarlo al lenguaje matemático-algebraico para darle solución y volver a transformarlo al lenguaje común para que cualquier individuo pueda interpretarlo.

El escritor Yunus A. Cengel con el apoyo de John M. Cimbala realizo un grandioso trabajo en este libro ayudado de tablas, imágenes y diagramas para que se cumpliera su cometido, que nosotros tengamos literatura ligera para una mejor comprensión.

En especial, el tema que nos compete tratar es “pérdidas de energía menores o secundarias en tuberías”, las perdidas como ya se mencionó anteriormente están presentes en los sistemas de transporte de fluidos sin escusas, para poder realizar su estudio es necesario recurrir a cierta clasificación, por lo que se presentan como:

>Pérdidas de energía primarias o mayores, las cuales se asocian a las pérdidas que son provocadas al paso del fluido por la tubería debido a la rugosidad que dicha tubería posee y a la fricción que debido a esta se provoca.

> Perdidas de energía secundarias o menores, las cuales son provocadas por uniones, válvulas, flexiones, codos, ramificaciones en forma de letra T (conexiones en T), entradas, salidas, ensanchamientos y contracciones además de los tubos.

El fluido en un sistema de tubería típico pasa a través de varias uniones, válvulas, flexiones, codos, ramificaciones en forma de letra T (conexiones en T), entradas, salidas, ensanchamientos y contracciones además de los tubos. Dichos componentes (accesorios) interrumpen el suave flujo del fluido y provocan pérdidas adicionales debido al fenómeno de separación y mezcla del flujo que producen. En un sistema típico, con tubos largos, estas pérdidas son menores en comparación con la pérdida de carga por fricción en los tubos (las pérdidas mayores) y se llaman pérdidas menores.

El flujo a través de válvulas y uniones es muy complejo, y por lo general no es lógico un análisis teórico. En consecuencia, usualmente los fabricantes de los accesorios determinan las pérdidas menores de manera experimental. Las pérdidas menores se expresan en términos del coeficiente de pérdida KL (también llamado coeficiente de resistencia), que se define como,

Coeficiente de pérdida.        [pic 3]

Donde   es la perdida de carga irreversible adicional en el sistema de tuberías provocado por la inserción del accesorio, y se define como .[pic 4][pic 5]

Cuando se miden pérdidas menores en algunos accesorios, como los codos, por ejemplo, la posición 2 debe estar considerablemente lejos corriente abajo (decenas de diámetros de tubería) con la finalidad de tomar en cuenta las pérdidas irreversibles adicionales debidas a estos remolinos en decaimiento.

Cuando cambia el diámetro de la tubería corriente abajo del componente, determinar la pérdida menor es inclusive más complicado. Sin embargo, en todos los casos, se basa en la pérdida irreversible adicional de energía mecánica que de otro modo no existiría si el accesorio no estuviese ahí. Por simplicidad, puede pensar que la pérdida menor ocurre localmente a través del accesorio, pero considere que el accesorio influye al flujo durante varios diámetros de tubería corriente abajo. Por cierto, ésta es la razón por la que la mayoría de los fabricantes de flujómetros recomiendan instalar sus productos por lo menos de 10 a 20 diámetros de tubería corriente abajo de cualquier codo o válvula. Esto permite que los remolinos turbulentos generados por el codo o la válvula desaparezcan considerablemente y el perfil de velocidad se vuelva totalmente desarrollado antes de entrar al flujómetro (la mayoría de los flujómetros se calibran con un perfil de velocidad totalmente desarrollado en la entrada del flujómetro, y así produzca la mejor precisión cuando éstas condiciones también existan en la aplicación real).

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