Ecuación de continuidad (Principio de conservación de la masa)

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Cantidad de material expresado en unidades de masa, que atraviesa una sección transversal de área en un ducto por unidad de tiempo (ejemplo, kg/min).

Flujo Volumétrico.

El flujo volumétrico o tasa de flujo de fluidos es el volumen de fluido que pasa por una superficie dada en un tiempo determinado. Usualmente es representado con la letra Q mayúscula. Algunos ejemplos de medidas de flujo volumétrico son: los metros cúbicos por segundo y el pie cúbico por segundo.

Dada un área A, sobre la cual fluye un fluido a una velocidad uniforme V con un ángulo θ desde la dirección perpendicular a A, la tasa del flujo volumétrico es:

[pic 11]

En el caso de que el flujo sea perpendicular al área A, es decir, θ=0, la tasa del flujo volumétrico es:

[pic 12]

Cantidad de material expresado en unidades de volumen, que atraviesa una sección transversal de área en un ducto por unidad de tiempo.

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Métodos de medición de caudales

Método del correntómetro Este método mide la velocidad en un punto dado de la masa de agua con un instrumento que se llama correntómetro. Existen varios tipos de correntómetros: los de hélice grande y de hélice pequeña, que se utilizan dependiendo del caudal a medirse. Cada correntómetro debe tener un certificado de calibración en la que figura la formula para calcular la velocidad, sabiendo el número de vueltas o revoluciones de la hélice por segundo. Estos correntómetros se calibran

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El flujo en tuberías

El flujo de fluidos se clasifica como externo e interno, y depende de si el fluido se fuerza a fluir sobre una superficie o dentro de un conducto. Los flujos interno y externo tienen características diferentes. En esta parte se considera el flujo interno donde el conducto está totalmente lleno con fluido y el flujo se impulsa principalmente mediante de diferencia de presión

El flujo de un líquido o de un gas en tuberías o ductos se usa comúnmente en sistemas de calefacción y enfriamiento y en redes de distribución de fluido. El fluido en estas aplicaciones se fuerza a fluir mediante un ventilador o bomba atravesando un tramo del ducto. Se pone particular atención a la fricción, que se relaciona directamente con la caída de presión y a las pérdidas de carga en el flujo en tuberías y ductos. Entonces la caída de presión se usa para determinar la potencia necesaria de bombeo. Un sistemas de tuberías típico incluye tuberías de diferentes diámetros, unidas entre sí mediante varias uniones o codos para dirigir el fluido, válvulas para controlar la razón de flujo y bombas para presurizar el fluido.

Los términos tubo, ducto y conducto se usan de manera intercambiable para tramos de flujo. En general, los tramos de flujo de sección transversal circular se conoce como flujo en tubos (en especial cuando el fluido es un líquido), y los tramos de flujo de sección transversal no circular se conocen como ductos (especialmente cuando el fluido es un gas). En este texto se usaran frases más descriptivas (como tubería circular o ducto rectangular) siempre que sea necesario para evitar cualquier confusión.

La mayoría de los fluidos, en especial los líquidos, se transportan por medio de tuberías circulares. Esto es así porque las tuberías con una sección transversal circular pueden resistir grandes diferencias de presión entre el interior y el exterior sin distorsión considerable. Las tuberías no-circulares, por lo general se usan en aplicaciones de sistemas de calefacción y enfriamiento de edificios, donde la diferencia de presión es relativamente pequeña, los costos de fabricación e instalación son bajos, y el espacio disponible para reparar ductos es limitado.

Aunque la teoría de flujo de fluidos se entienda de manera razonable, las soluciones teóricas se obtienen en pocos casos simples, como el flujo laminar totalmente desarrollado en un tubo circular. Por lo tanto, la teoría se debe apoyar en resultados experimentales y relaciones empíricas para la mayoría de los problemas de flujo de fluidos.

Además, la fricción entre las partículas del fluido en una tubería ocasiona una ligera elevación en la temperatura del fluido, como resultado de la transformación de la energía mecánica en energía térmica sensible. Pero este aumento de temperatura debido a calentamiento por fricción, por lo general, es muy bajo para influir en los cálculos y por lo tanto se desprecia. Sin embargo la consecuencia principal de la fricción en el flujo de fluidos es la caída de presión, y por lo tanto cualquier cambio de temperatura del fluido se debe a la transferencia de calor.

Flujo laminar

Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido. Se llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular

El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos. El número de Reynolds es un parámetro adimensional importante en las ecuaciones que describen en qué condiciones el flujo será laminar o turbulento. En el caso de fluido que se mueve en un tubo de sección circular, el flujo persistente será laminar por debajo de un número de Reynolds crítico de aproximadamente 2040. Para números de Reynolds más altos el flujo turbulento puede sostenerse de forma indefinida. Sin embargo, el número de Reynolds que delimita flujo turbulento y laminar depende de la geometría del sistema y además la transición de flujo laminar a turbulento es en general sensible a ruido e imperfecciones en el sistema.

El perfil laminar de velocidades en una tubería tiene forma de una parábola, donde la velocidad máxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. En este caso, la pérdida de energía es proporcional a la velocidad media, mucho menor que en el caso de flujo turbulento.

Flujo