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Factores que controlan el flujo en tuberías

Escrito por diane evans | Traducido por mayra cabrera
Factores que controlan el flujo en tuberías

La velocidad del flujo en una tubería depende de varios factores físicos y mecánicos.

Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Muchas industrias miden constantemente el flujo de fluido de diversos líquidos. Se puede hacer una gran diferencia en los informes de ganancias/pérdidas. La velocidad de flujo se determina por la velocidad del líquido. Eso a su vez depende de la diferencia de presión que fuerza al líquido a través de una tubería y del diámetro de la propia tubería. La viscosidad, resistencia, fricción y la densidad son todos ellos factores que ejercen una influencia en la velocidad de flujo.

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Factores que afectan el caudal

Los ingenieros calculan la tasa de flujo multiplicando la velocidad del líquido por el área de sección transversal de la tubería. Varios factores influyen en la velocidad de flujo o la velocidad de un líquido a través de un sistema de tuberías. Los factores inherentes a la naturaleza del propio fluido incluyen la viscosidad, la temperatura y la densidad. Las características de tuberías, tales como longitud, diámetro interior, rugosidad interna, cambios de elevación, curvas, válvulas y las condiciones de entrada y de salida de la red de tuberías, juegan un papel en la determinación de la velocidad de flujo de un líquido.

Viscosidad y resistencia

La viscosidad mide la resistencia interna de un líquido a fluir. Es una fuerza de arrastre denominada resistencia de fluido. En el flujo de la tubería, el arrastre se incrementa por la rugosidad interna o la fricción de la tubería de conducción del líquido. Las protuberancias internas y las irregularidades en una tubería producen una fuerza de fricción que actúa en una dirección perpendicular al flujo. Aquí se opone al flujo de líquido y ralentiza su velocidad. Si la viscosidad es alta, la velocidad del líquido es baja y el flujo laminar resulta en el líquido que fluye suavemente en capas a través de la tubería. Un líquido con una baja viscosidad fluye a una velocidad más alta y el flujo turbulento resulta conforme el líquido rompe en remolinos.

Fricción

Aparte del PVC, muchas tuberías están compuestas de varios metales que eventualmente se corroen internamente debido a la exposición al flujo del líquido. La corrosión aumenta la rugosidad o la fricción interna dentro de la tubería. La rugosidad es un valor calculado que representa el tamaño promedio de las irregularidades o protuberancias en la pared del tubo interno. Los ingenieros calculan dicho valor mediante la comparación del tamaño de las protuberancias al diámetro interno de la tubería. La tubería de plástico suave como el PVC tienen a menudo un factor de rugosidad de cero y las tuberías de cobre resistentes a la corrosión presentan un pequeño factor de rugosidad.

Densidad del líquido

La densidad es un factor en el flujo de fluidos de materiales compresibles, como los gases. Cuando se aplica presión, el gas disminuirá en volumen y aumentará la densidad. Si la temperatura también se reduce en el proceso, el gas va a aumentar aún más su densidad mediante el cambio de su estado a líquido. En los líquidos incompresibles, la densidad es un factor en la tasa de flujo de masa. Esta es la cantidad o masa de una sustancia que puede pasar a través de un tubo durante un tiempo dado a una velocidad de flujo definido. De acuerdo con las leyes de la dinámica de fluidos, un líquido aumentará su velocidad cuando pasa a través de un tubo de constricción, por lo que la cantidad de masa que entra en la tubería es la misma cantidad que sale del tubo y su densidad y velocidad de flujo no cambian.

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