Flujo De Fluidos En Valvulas, Accesorios y Tuberias

A medida que la industria se vuelve más compleja, más importante es el papel de los fluidos en las máquinas industriales. Hace cien años el agua era el único fluido importante que se transportaba por tuberías. Sin embargo, hoy cualquier fluido se transporta por tuberías durante su producción, proceso, transporte o utilización.

La era de la energía atómica y de los cohetes espaciales ha dado nuevos fluidos como son los metales líquidos, sodio, potasio, bismuto y también gases licuados como oxígeno, nitrógeno, etc.; entre los fluidos más comunes se tiene al petróleo, agua, gases, ácidos y destilados que hoy día se transportan por tuberías.

La transportación de fluidos no es la única parte de la hidráulica que ahora demanda nuestra atención. Los mecanismos hidráulicos y neumáticos se usan bastante para los controles de los modernos aviones, barcos, equipos automotores, máquinas herramientas, maquinaria de obras públicas y de los equipos científicos de laboratorio donde se necesita un control preciso del movimiento de fluidos.

La variedad de las aplicaciones de la hidráulica y de la mecánica de fluidos es tan grande, que cualquier ingeniero ha sentido la necesidad de familiarizarse por lo menos con las leyes elementales del flujo de fluidos. Para satisfacer la necesidad de un tratado simple y práctico sobre flujo de fluidos en tuberías, Crane Co. publicó en 1935 un folleto titulado “Flow of Fluids and Heat Transmission”; una edición revisada sobre el flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías fue publicada en 1942.

CAPÍTULO 1 TEORÍA DEL FLUJO DE FLUIDOS EN TUBERÍAS

Introducción 1-1
Propiedades físicas de los fluidos 1-2
Viscosidad 1-2
Densidad 1-3
Volumen específico 1-3
Peso específico 1-3
Regímenes de flujo de fluidos
en tuberías: laminar y turbulento 1-4
Velocidad media de flujo 1-5
Número de Reynolds 1-5
Radio hidráulico 1-5
Ecuación general de energía
Teorema de Bernoulli 1-6
Medida de la presión 1-7
Fórmula de Darcy
Ecuación general del flujo de fluidos 1-7
Factor de fricción 1-8
Efecto del tiempo y uso en la fricción de tuberías 1-9
Principios del flujo de fluidos compresibles en tuberías 1-9
Ecuación para flujo totalmente isotérmico 1-9
Flujo compresible simplificado, Fórmula para tubería de gas 1-10
Otras fórmulas usadas comúnmente para el flujo de fluidos compresibles en tuberías largas 1-10
Comparación de fórmulas para flujo de fluidos compresibles en tuberías -10
Flujo límite de gases y vapores 1-11
Vapor de agua-comentarios generales 1-13

CAPÍTULO 2 FLUJO DE FLUIDOS EN VÁLVULAS Y ACCESORIOS

Introducción 2-1
Tipos de válvulas y accesorios usados en sistemas de tuberías 2-2
Pérdida de presión debida a válvulas y accesorios 2-2
Pruebas Crane sobre flujo de fluidos 2-3
Pruebas hechas por Crane con agua 2-4
Pruebas hechas por Crane con vapor de agua 2-6
Relación entre la pérdida de presión y la velocidad de flujo 2-9
Coeficiente de resistencia K, longitud equivalente L/D y coeficiente de flujo. 2-10
Condiciones de flujo laminar 2-13
Estrechamientos y ensanchamientos 2-14
Válvulas de paso reducido 2-15
Resistencia de las curvas 2-15
Flujo secundario 2-15
Resistencia de las curvas al flujo 2-15
Resistencia de curvas para tubos en escuadra o falsa escuadra 2-17
Flujo en toberas y orificios 2-17
Flujo de líquidos 2-18
Flujo de gases y vapores 2-18
Flujo máximo de fluidos compresibles en una tobera 2-18
Flujo en tubos cortos 2-19
Descarga de fluidos en válvulas,
accesorios y tuberías 2-19
Flujo de líquidos 2-19
Flujo compresible 2-20

CAPÍTULO 3 FÓRMULAS Y NOMOGRAMAS PARA FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERÍAS

Resumen de fórmulas 3-2
Velocidad de líquidos en tuberías 3-9
Número de Reynolds para flujo líquido:
Factor de fricción para tuberías limpias de acero 3-13
Caída de presión en líneas de líquidos en flujo turbulento 3-15
Caída de presión.en líneas de líquidos para flujo laminar 3-21
Flujo de líquidos en toberas y orificios.. 3-25
Velocidad de fluidos compresibles en tuberías 3-31
Número de Reynolds para flujo compresible Factor de fricción para tubería limpia de acero 3-35
Pérdida de presión en líneas de flujo compresible 3-39
Fórmula simplificada para flujo de fluidos compresibles 3L 43
Flujo de fluidos compresibles en toberas y orificios 3-52

CAPÍTULO 4 EJEMPLOS DE PROBLEMAS DE FLUJO

Introducción 4-1
Número de Reynolds y factor de fricción para tuberías que no sean de acero 4-2
Determinación de la resistencia de válvulas en función de L, L/D, K y coeficiente de flujo C, 4-2
Válvulas de retención
Determinación del diámetro 4-4
Válvulas con estrechamiento en los extremos; velocidad y caudal 4-5
Flujo laminar en válvulas, accesorios y tuberías 4-6
Pérdida dé presión y velocidad en sistemas de tuberías 4-9
Problemas de flujo en líneas de tuberías 4-16
Descarga de fluidós en sistemas de tuberías 4-18
Flujo en medidores de orificio 4-23
Aplicación de radio hidráulico a los problemas de flujo 4-26