Factor de fricción de Darcy
Hay dos factores de fricción comunes en uso, los factores de fricción Darcy y Fanning .
El factor de fricción de Darcy es una cantidad adimensional utilizada en la ecuación de Darcy-Weisbach , para la descripción de pérdidas por fricción en tuberías o conductos, así como para el flujo de canal abierto. Esto también se llama factor de fricción de Darcy-Weisbach , coeficiente de resistencia o simplemente factor de fricción .Se ha determinado que el factor de fricción depende del número de Reynolds para el flujo y el grado de rugosidad de la superficie interna de la tubería (especialmente para el flujo turbulento ). El factor de fricción del flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería.
La sección transversal de la tubería también es importante, ya que las desviaciones de la sección transversal circular causarán flujos secundarios que aumentarán la pérdida de carga. Las tuberías y conductos no circulares generalmente se tratan utilizando el diámetro hidráulico .
Rugosidad Relativa
La cantidad utilizada para medir la rugosidad de la superficie interna de la tubería se llama rugosidad relativa , y es igual a la altura promedio de las irregularidades de la superficie (ε) dividida por el diámetro de la tubería (D).
, donde tanto la altura promedio de las irregularidades de la superficie como el diámetro de la tubería están en milímetros.
Si conocemos la rugosidad relativa de la superficie interna de la tubería, entonces podemos obtener el valor del factor de fricción de la Tabla Moody .
El gráfico de Moody (también conocido como diagrama de Moody) es un gráfico en forma no dimensional que relaciona el factor de fricción de Darcy , el número de Reynolds y la rugosidad relativa para un flujo completamente desarrollado en una tubería circular.
Resumen:
- La pérdida de carga del sistema hidráulico se divide en dos categorías principales :
- Pérdida de carga importante : debido a la fricción en tuberías rectas
- Pérdida de carga menor : debido a componentes como válvulas, curvas …
- La ecuación de Darcy se puede usar para calcular pérdidas importantes .
- El factor de fricción para el flujo de fluido se puede determinar usando un gráfico Moody .
- El factor de fricción para el flujo laminar es independiente de la rugosidad de la superficie interna de la tubería. f = 64 / Re
- El factor de fricción para el flujo turbulento depende en gran medida de la rugosidad relativa. Está determinado por la ecuación de Colebrook. Debe notarse que, en números de Reynolds muy grandes , el factor de fricción es independiente del número de Reynolds.
¿Por qué la pérdida de cabeza es tan importante?
Como se puede ver en la imagen, la pérdida de carga es una característica clave de cualquier sistema hidráulico. En los sistemas, en los que se debe mantener cierto caudal (por ejemplo, para proporcionar suficiente enfriamiento o transferencia de calor desde el núcleo del reactor ), el equilibrio de la pérdida de carga y la carga añadida por una bomba determina la velocidad de flujo a través del sistema.
Factor de fricción de Darcy para varios regímenes de flujo
La clasificación más común de los regímenes de flujo es de acuerdo con el número de Reynolds. El número de Reynolds es un número adimensional compuesto por las características físicas del flujo y determina si el flujo es laminar o turbulento . Un número creciente de Reynolds indica una turbulencia creciente del flujo. Como se puede ver en el cuadro de Moody, también el factor de fricción de Darcy depende en gran medida del régimen de flujo (es decir, del número de Reynolds).
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