Flujo de Fluidos en Válvulas, Accesorios y Tuberías por CRANE

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.

CAPITULO 1.  Teoría del flujo de fluidos en tuberías

Introducción

Propiedades físicas de los fluidos

• Viscosidad
• Densidad
• Volumen específico
• Peso específico

Regímenes de flujo de fluidos  en tuberías: laminar y turbulento

Velocidad media de flujo

• Número de Reynolds
• Radio hidráulico

Ecuación general de energía.

• Teorema de Bernoulli

Medida de la presión

Fórmula de Darcy

• Ecuación general del flujo de fluidos
• Factor de fricción
• Efecto del tiempo y uso en la fricción de tuberías

 Principios del flujo de fluidos compresibles en tuberías

• Ecuación para flujo totalmente isotérmico
• Flujo compresible simplificado, Fórmula para tubería de gas
• Otras fórmulas usadas comúnmente para el flujo de fluidos compresibles en tuberías largas
• Comparación de fórmulas para flujo de fluidos compresibles en tuberías
• Flujo límite de gases y vapores

 Vapor de agua-comentarios generales

CAPITULO 2.  Flujo de fluidos en válvulas y accesorios

Introducción

Tipos de válvulas y accesorios usados en sistemas de tuberías

Pérdida de presión debida a válvulas y accesorios

Pruebas Crane sobre flujo de fluidos

• Pruebas hechas por Crane con agua
• Pruebas hechas por Crane con vapor de agua

Relación entre la pérdida de presión y la velocidad de flujo

Coeficiente de resistencia K, longitud equivalente L/D y coeficiente de flujo.

Condiciones de flujo laminar

Estrechamientos y ensanchamientos

Válvulas de paso reducido

Resistencia de las curvas

• Flujo secundario
• Resistencia de las curvas al flujo
• Resistencia de curvas para tubos en escuadra o falsa escuadra

Flujo en toberas y orificios

• Flujo de líquidos
• Flujo de gases y vapores
• Flujo máximo de fluidos compresibles en una tobera
• Flujo en tubos cortos

Descarga de fluidos en válvulas,  accesorios y tuberías

Flujo de líquidos

Flujo compresible

CAPITULO 3. Fórmulas y nomogramas para flujo en válvulas, accesorios y tuberías

Resumen de fórmulas

Velocidad de líquidos en tuberías

Número de Reynolds para flujo líquido:

• Factor de fricción para tuberías limpias de acero

Caída de presión en líneas de líquidos en flujo turbulento

Caída de presión.en líneas de líquidos para flujo laminar

Flujo de líquidos en toberas y orificios.

Velocidad de fluidos compresibles en tuberías

Número de Reynolds para flujo compresible Factor de fricción para tubería limpia de acero

Pérdida de presión en líneas de flujo compresible

Fórmula simplificada para flujo de fluidos compresibles

Flujo de fluidos compresibles en toberas y orificios

CAPITULO 4.  Ejemplos de problemas de flujo

Introducción

Número de Reynolds y factor de fricción para tuberías que no sean de acero

Determinación de la resistencia de válvulas en función de L, L/D, K y coeficiente de flujo

Válvulas de retención

Determinación del diámetro

Válvulas con estrechamiento en los extremos; velocidad y caudal

Flujo laminar en válvulas, accesorios y tuberías

Pérdida dé presión y velocidad en sistemas de tuberías

Problemas de flujo en líneas de tuberías

Descarga de fluidos en sistemas de tuberías

Flujo en medidores de orificio

Aplicación de radio hidráulico a los problemas de flujo

 Apéndice A

Apéndice B