Problema:

Por un conducto de acero estándar de 11⁄2ʺ, calibre 80, fluyen 5,3 m/s de alcohol etílico a 25 ºC. Determine:

  • El factor de fricción f.
  • La potencia perdida por metro de conducto.

Factor de fricción

Recuerda qué es el factor de fricción.

Para determinarlo, primero debemos establecer si es flujo es laminar o turbulento.

El número de Reynolds es:

1 34

Donde ρ es la densidad del fluido, v la velocidad media del fluido en la sección del conducto, D el diámetro de la tubería y μ la viscosidad dinámica.

Para el alcohol etílico se tiene (Tabla B):

1 351 371 36

El diámetro interior del tubo de acero de calibre 80 y 11⁄2ʺ (Tabla F2) es D = 38,1 mm = 0,0381 m. De esta forma resulta:

1 38

Es un número superior a 4000, con lo que podemos afirmar que el flujo es turbulento.

Dado que es turbulento, es necesario conocer la rugosidad del conducto.

La rugosidad del acero (Tabla K) es ε = 4,6 x 10−5 m, de forma que la rugosidad relativa es:

1 39

En el diagrama de Moody, para estos valores del número Reynolds y de rugosidad relativa, se tiene:

1 40

Teniendo un factor de fricción f de 0,023.

Potencia perdida por metro de conducto

A partir de la ecuación de Darcy puede determinarse la pérdida de energía por unidad de peso. Conocida esta, la potencia o energía perdida por unidad de tiempo debido a la viscosidad es:

Factor de fricción y potencia perdida

Y si queremos expresarlo por metro de conducto:

Factor de fricción y potencia perdida 1

La pérdida de energía por unidad de peso en cada metro de conducto es:

Factor de fricción y potencia perdida 2

La potencia perdida por unidad de longitud es:

Factor de fricción y potencia perdida 3

Para tubos de acero de calibre 80 de 11⁄2ʺ, la sección es (Tabla F2): A = 1,140×10−3 m2. Sustituyendo valores, se tiene:

Factor de fricción y potencia perdida 4

Es decir:

Factor de fricción y potencia perdida 5