HIDRÁULICA DE TUBERÍAS - FORMULAS EMPÍRICAS (PARTE 1)

Para resolver los problemas corrientes de flujos en conductos cerrados se dispone de varias formulas empíricas. Entre las cuales podemos mencionar.


1 ECUACIÓN DE DARCY WEISBACH
Es la formula básica para el cálculo de las perdidas de carga en las tuberías y conductos, Darcy Weisbach y otros propusieron, con base en experimentos, que la perdida de energía resultante de la fricción en tuberías y conductos varia como:
 Donde:
h f          = Perdida de carga por fricción [m]

f        = Factor de fricción

L        = Longitud de la tubería [m]

d       = Diámetro de la tubería [m]

V 2
       = Altura de velocidad [m]
2g
 
Perdida de carga en flujo laminar
En el flujo laminar la perdida de carga viene dada por la fórmula de Hagen-Poiseuille:
 Donde:
m      = Viscosidad absoluta [kg.seg/m2]

L       = Longitud de la tubería [m]

V      = Velocidad media [m/s]

g       = Peso específico [kg/m3]

d       = Diámetro [m]

 
Coeficiente de fricción f
Para flujo laminar la ecuación (2) puede ordenarse como sigue:
Sabemos que el número de Reynolds (adimensional) que viene dado por el cociente de las
 
Para flujo turbulento el cálculo de f se lo puede hallar como sigue:
-Para  todas  las  tuberías,  el  Hidraulic  Institute  de  los  Estados  Unidos  de  Norte America y la mayoría de los ingenieros consideran que la ecuación de Colebrook como la más aceptable para calcular f . La ecuación es:
Aunque esta ecuación es de solución complicada existen diagramas (Moody) que dan las relaciones entre el número de Reynolds RE    f y la rugosidad   e/d

NOTA: Si el flujo se verifica con RE  superior a 4000, el movimiento en las condiciones corrientes  en  los  tubos  siempre  será  turbulento.  Para  las  tuberías,  el  flujo  en  régimen laminar ocurre y es estable para RE  < 2000. Entre este valor y 4000 se encuentra una “zona crítica”, en la cual no se puede determinar con seguridad la perdida de carga  en ellas. En
las condiciones prácticas, el movimiento de agua en las tuberías es siempre turbulento


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