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Folleto de mecánica de los fluidos e hidráulica (página 2)

Partes: 1, 2



Peso

=

Masa*gravedad

= .g

Volumen

Volumen

 Peso de un cuerpo = g*Volumen

Unidades para el peso específico: [g] = [F/L3]

Peso específico del agua

Viscosidad.

Temperatura

0c

Peso

Especifico

kN/m3

Densidad

kg/m3

Modulo de

Elasticidad

E

106 kPa

Viscosidad

µ

103 Pa s

Viscosidad

cinemática

v

10-6 m2/s

Tensión

Superficial

σ1

N/m2

Presión de vapor

ρv kPa

0

9.805

999.8

1.98

1.781

1.785

0.0756

0.61

5

9.807

1000.0

2.05

1.518

1.519

0.0749

0.87

10

9.804

999.1

2.10

1.307

1.306

0.0742

1.23

15

9.798

998.2

2.15

1.139

1.139

0.0735

1.70

20

9.789

998.2

2.17

1.002

1.003

0.0728

2.34

25

9.777

997.0

2.22

0.890

0.893

0.0720

3.17

30

9.764

995.7

2.25

0.798

0.8000

0.0712

4.24

40

9.730

992.2

2.28

0.653

0.658

0.0696

7.38

50

9.689

988.0

2.29

0.547

0.553

0.0679

12.33

60

9.642

983.2

2.28

0.466

0.474

0.0662

19.92

70

9.589

977.8

2.25

0.404

0.413

0.0644

31.16

80

9.530

971.8

2.20

0.354

0.364

0.0626

47.34

90

9.466

965.3

2.14

0.315

0.326

0.0608

70.10

100

9.399

958.4

2.07

0.282

0.294

0.0589

101.33

Es la propiedad que tienen los líquidos de ofrecer resistencia a ser de formados, de aquí su denominación de viscosidad dinámica (µ). En muchas ocasiones, se emplea esta magnitud dividida por la densidad del líquido, dando logar a la llamada viscosidad cinemática (v).

Compresibilidad.

Esta se caracteriza por el modulo de elasticidad volumétrica del liquido (E). Un valor promedio para el agua podría ser 2,2 x 109 Pa; valor suficiente mente alto para suponer, excepto para el cálculo del golpe de ariete, que el agua es incompresible.

Propiedades Físicas del agua.

Flujo de fluidos por tuberías

Tipos de Flujo

Re ≤ 2000 Régimen Laminar

Re ≥ 4000 Régimen Turbulento

2000 < Re < 4000 Régimen Transición

Re = Vm* d/v

Donde:

d: diámetro de la tubería, m.

Vm: velocidad media en la sección, m/s.

V: viscosidad cinemática, m2/s.

Ecuación de Continuidad

Q1 = Q2 =… = QN

Q = A*Vm

A1*Vm1 = A2*Vm2 = … = AN*VmN

Ecuación de Bernoulli

H = + HF

Donde:

H: carga total, m.

p/carga a presión, m.

Z: cota geodésica, m.

V2/2*g: carga de velocidad, m.

HF: perdida de carga, m.

a : Coeficiente de corrección de energía cinética.

Ecuaciones de pérdida de carga

HF = hF + hL

Pérdida de carga por fricción (hf)

  • Ecuación de Darcy – Weisbach (hf)

hf = 0.0826fd-5LQ2

Régimen Laminar: f = 64/Re

Régimen Turbulento: f = 0.25 {log [(ε /3.7d) + (5.74 / Re0.9)]}-2

10-6< (ε /d) < 10-2; 5000 < Re < 108

  • Ecuación de Hazen – Williams.

hf = 10.64 C-1.852 d-4.87 L Q1.852

  • Ecuación de Manning.

hf = 10.34 n2 d-5.33 L Q2

Coeficientes de rugosidad aproximados de las tuberías:

Características de las tuberías

ε, mm

n

C

PVC y PE

0.015

0.009-0.010

140-150

Fibrocemento

0.085

0.010-0.012

130-140

Hormigón

0.3-1.0

0.012-0.017

120-130

Acero

0.045-0.5

0.015-0.017

110-140

Fundición

0.26-1.0

0.012-0.020

100-130

Metal, muy vieja con incrustaciones

1.0-3.0

0.015-0.035

55-90

Pérdidas de carga locales (hL)

  • Incluida en las ecuaciones de perdidas por fricción como:

L= LTUBERÍA + LEQUIVALENTE

Ó

  • Por la ecuación:

hL = 0.0826 k Q2 d-4

Coeficientes aproximados de pérdidas locales

Accesorio o singularidad

K

(LEQ/d)*

Accesorio o singularidad

K

(LEQ/d)*

Válvula de globo todo abierta

10.0

350

Codo 90º St.

Codo 90º largo

Codo 45º

0.9

 

0.6

0.4

32

 

20

15

Válv. Ret. abierta

2.5

87

Válvula ángulo abierta

5.0

165

Válvula mariposa abierta

0.15

5

Te St. Paso recto

Te St. Paso a 90º

Te der. Red. d/D = 0.3, recto

Te der. Red. d/D = 0.3, a 90º

Te der. Red. d/D = 0.5, recto

Te der. Red. d/D = 0.5, a 90º

0.6

1.8

0.75

4.0

0.6

2.3

21

63

26

140

21

80

Válvula de compuerta

Abierta

3/4 cerrada

1/2 cerrada

1/4 cerrada

 

 

0.2

1.15

5.7

30

 

 

7

40

200

800

Salida recta

Entrada recta

1

0.5

35

17

Contrac. Súbita d/D = 0.25

d/D = 0.5

d/D = 0.75

0.42

0.32

0.18

15

12

7

LEQUIVALENTE = d (LEQ/d)*

Sistemas de tuberías

  • Tubería simple.
  • Sistemas de tuberías simples conectadas en serie.
  • Sistemas de tuberías simples conectadas en paralelo.
  • Sistemas de tuberías simples conectadas en serie – paralelo.

Redes de Tuberías

  • Red ramificada.
  • Red mallada.
  • Red mixta.

 

 

 

Autor:

Prof. Ing. Yudel Milanes García.

Ingeniero Hidráulico

Febrero, 2007

Partes: 1, 2
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