Fluidos en Tuberías: Capa Límite, Rugosidad, Válvulas y Accesorios

Flujo de Fluidos en Tuberías: Conceptos Clave

Cuando un líquido fluye y está en contacto con las paredes sólidas de la conducción, se desarrolla una capa líquida adherida a las paredes, llamada capa límite.

En el caso de un flujo laminar, la pared sólida no influye significativamente. En cambio, en el flujo turbulento, las asperezas de la pared influyen considerablemente. Aquí se producen las fuerzas tangenciales debido a la viscosidad (μ).

Diagrama de Moody

El diagrama de Moody sirve para determinar el factor de fricción de tuberías circulares, tanto lisas como rugosas, en una representación logarítmica de f vs. N_Re y rugosidad relativa.

Rugosidad

La rugosidad de un contorno sólido se debe a sus asperezas. Estas pueden aparecer en forma de asperezas geométricas definidas, pueden estar distribuidas al azar o con cierta regularidad, o en una misma superficie pueden coexistir toda suerte de asperezas.

Clasificación de la Rugosidad

• Superficies rugosas: Cuando las asperezas tienen pequeñas longitudes de onda y gran amplitud.
• Superficies onduladas: Cuando las asperezas son muy graduales, con gran longitud de onda y poca amplitud.

Cañerías y Accesorios

Para identificar un caño, basta con pedirlo por el número de catálogo. Para identificar un tubo, basta con pedirlo por el BWG (Birmingham Wire Gauge).

¿Qué sucede si el diámetro del catálogo aumenta su espesor?

El diámetro exterior se mantiene constante y el diámetro interno se reduce.

Válvulas

Las válvulas son los accesorios que tiene una cañería. Su función principal es disminuir, detener o regular el flujo de un fluido. Esto permite controlar el nivel, la presión, la temperatura, etc.

Clasificación de las Válvulas

• De apertura y cierre: Ofrecen mínima restricción al flujo y mínima pérdida de carga (hf) cuando están abiertas. Su rasgo esencial es el hermetismo.
  • Válvula de puerta o esclusa
  • Válvula de tapón o macho
  • Válvula esférica
  • Válvula de mariposa
• Regulación de flujo: Regulan el paso del líquido por medio de una resistencia al paso del flujo que le hace cambiar de dirección.
  • Válvula de globo
  • Válvula de ángulo
  • Válvula de aguja
• Retención de flujo: Se usan cuando es esencial evitar el retroceso del fluido. Se cierran por efecto de la gravedad o por diferencia de presión (ΔP).
  • Válvula de clapeta, de bisagra de pistón, de bisagra de bola.