El documento describe los principios básicos del transporte de fluidos a través de tuberías, incluyendo la conservación de la masa, las ecuaciones de Bernoulli, los tipos de flujo laminar y turbulento, y el cálculo de pérdidas por fricción. También cubre bombas, válvulas y accesorios comúnmente usados para el transporte de fluidos.

1. Operaciones unitarias
Unidad I
Transporte de Fluidos
Realizado por:
Bermúdez Raúl

2.  Dentro de los diferentes procesos químicos e
industriales existe la necesidad de transportar fluidos
(líquidos y gases) de un lugar a otro utilizando para
ello ductos o canales. Este movimiento se logra por
medio de una transferencia de energía.
 Para ellos se utilizan equipos denominados "bombas"
y "compresores". Por convenición se habla
de bombeo cuando se trata de líquidos y de
compresión cuando se trata de gases, sin embargo
los principios de funcionamiento de los equipos son
básicamente los mismos.
Transporte de fluidos

3.  Aplicando el Principio de la conservación de la masa a
dos puntos de una canalizacion se llega a que la
cantidad de materia que pasa por ambos puntos en
la unidad de tiempo es la misma
A1 V1 𝜌1 = A2V2 𝜌2
 En función de volumen especifico se tiene
𝐴1𝑣1
𝑉1
=
𝐴2𝑉2
𝑉
Principio de la conservación

4.  El producto de A*u=Q se denomina gasto caudal
 la relación u/v=G se denomina velocidad másica y
 el cociente Q/v=W se domina como flujo de masa:
W= A1G1 = A2G2

5.  Ecuación de Bernoulli
 describe el comportamiento de un fluido moviéndose
a lo largo de una corriente de agua. Fue expuesto por
Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) y
expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni
rozamiento) en régimen de circulación por un
conducto cerrado, la energía que posee el fluido
permanece constante a lo largo de su recorrido.
Ecuaciones generales de flujo

6.  para la aplicación de las ecuaciones es necesaria la
evaluación de la fricción
Hf = fL
𝐿
𝐷
𝑣²
2𝑔
f: factor o coeficiente de fricción
L: longitud total de la canalización
D: diámetro
V: velocidad lineal media

7.  El estudio del mecanismo de la circulación de fluidos
no lleva a considerar dos tipos de flujo
 LAMINAR-VISCOSO
 Cuando el flujo es paralelo a las paredes en cualquier
punto que consideremos turbulento
Perdidas por Fricción

8.  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.
 El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas
o viscosidades altas
Laminar

9.  Cuando el flujo es paralelo a las paredes en cualquier punto
que consideremos turbulento
 corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da
en forma caótica, en que las partículas se mueven
desordenadamente y las trayectorias de las partículas se
encuentran formando pequeños remolinos periódicos, (no
coordinados) como por ejemplo el agua en un canal de
gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una
partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir
de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más
precisamente caótica.
Turbulento

10.  Un sistema de tuberías en paralelo está formado por un conjunto de
tuberías que nacen en un mismo punto inicial y terminan en un único
punto final.
 El caudal total del sistema, es la suma de los caudales individuales de
cada una de las tuberías (ecuación de continuidad)
La pérdida de carga total del sistema es igual a la pérdida de carga de
cada una de las tuberías: Donde y son las pérdidas primarias y
secundarias en cada una de las tuberías del sistema.
 Donde y son las pérdidas primarias y secundarias en cada
una de las tuberías del sistema.
tuberías en paralelo

11. Sistema de 3 tuberías en paralelo entre A y B
Cálculo y resolución
La resolución de estos sistemas, se basa en:
 Considerando las perdidas de carga locales en
accesorios (los cálculos son muy engorrosos)

12.  NO considerando estas perdidas (se asume que estas
corresponden a cierto porcentaje de la longitud de la
tubería, de esta manera la longitud de la tubería es
neta y mayor a la longitud real de la tubería)
 En cualesquiera de los casos, se hace amplio uso
del teorema de oros
 La resolución de sistemas de tuberías en paralelo,
emplea formulas tales como la formula de Darcy-
Weisbach (esta formula es la más completa,
incluyendo todos los factores importantes de las
tuberías). Otras formulas de naturaleza empírica son:
fórmula de Manning, Hazen-Williams, Kutter y otras.

13.  El Numero de Reynolds nos indica el tipo de flujo, si es
mayor de 2100 es turbulento, si es menor es laminar
 Para flujo laminar:
𝑣
𝑣𝑚𝑎𝑥
= 0,5
 Para flujo turbulento:
𝑣
𝑣𝑚𝑎𝑥
= 0,81
Numero de Reynolds

14.  se refiere a la perdida por fricción para una tubería
recta a lo largo de una longitud considerando que la
tubería no tiene ningún tipo de accesorios
 Coeficiente de fricción: cuando se trata de régimen
laminar se puede calcular con: F=
64
𝑅𝑒
Longitud equivalente

15.  para el régimen turbulento se determina en función a
Re y de la rugosidad relativa. Conociendo ya estos se
puede calcular el coeficiente de fricción con ayuda de
una tabla o mediante de algunas ecuaciones
4f=0,0057+0,500 (Re) – 0,32
1
𝑓
=2,0 Log (Re 𝑓) - 0,80
F=0,0140+1,056 Re -0,16
F=0,16(Re) -0,46
régimen turbulento

16. el transporte de fluidos mediante tuberías , sean fluidos
líquidos como el agua, petróleo, gasolina., o gaseosos
como el aire, vapor, metano. requieren el control de
flujo, su regulación, o impedir que este se pueda
retornar en contra del sentido de circulación, muchas
veces también se requiere poder mantener el flujo a una
determinada presión o liberar el exceso de presión
cuando esta sobrepasa ciertos limites de seguridad.
Tuberías Y accesorios

17.  Para todas estas funciones se utilizan las válvulas, las
cuales, intercaladas convenientemente en las tuberías
cumplen a cabalidad el fin para el que se las ha
elegido en principio la elección es simple. para ellos se
debe tener en cuenta su capacidad, la clase de fluido,
su temperatura, la clase y tipo de tubería en la cual se
debe instalar, la forma de realizar las conexiones, la
manera de como se va a operar y, finalmente, las
facilidades para su buena maniobra.
Válvulas

18. Una instalación fabril consume 40 m3/h de agua que toma de un río
próximo situado a 15m de desnivel del depósito de la fábrica. Calcúlese
el costo diario de bombeo si el agua se conduce a través de una tubería
de 3’’ y de 240m de longitud total, incluyendo los accesorios. El
kilovatio – hora cuesta 0,30 ptas, yel rendimiento es del 80%.
DATOS:
Tubería de 3’’
Q= 40 m3/h = 0.0111 m3/s
ΔZ= –15 m
L=240m
kW-h = 0.3 ptas
Rendimiento = 80% Hallando la velocidad
D = 0.0779 m u=
𝑄
𝐴
=
0,0111
0,004
=2,329
A = 0.00477 m
µ= 0.00089 Kg/m.s
PROBLEMAS DE TRANSPORTE DE
FLUIDOSPRIMERA

19.  –Hallando el índice de Reynolds:
 Re=
𝑢𝐷𝑝
𝜇
=
2,329𝑥0,0779𝑥1000
0,00089
= 2,04x10³
 E/D= 0,0006
 F=0,0195
 Hallando la carga de fricción
Hf= f
𝐿
𝐷
𝑢²
2𝑦
=
0,0195𝑥240𝑥2,329²
0,0779𝑥2𝑥9,81
=16,61 m

20.  Para concentrar una disolución de ClN a se bombea
desde un depósito almacén hasta un evaporador, a
través de una tubería lisa de cobre de 3 cm de
diámetro interno, a razón de 150 m3/día. A la
temperatura de bombeo la disolución tiene una
densidad de 1150 Kg/m2 y su viscosidad es de 2.3
centipoises. Calcúlese:
 a)La pérdida de presión por fricción si la longitud total
de la tubería es de50m.
 b)La potencia necesaria para vencer la fricción:

21.  DATOS
 Tubería lisa de CuQ = 150 m3/dia = 0.001736m3/sD = 3
cm = 0.03 m
 ρClNa=1150 Kg/m2
 μ=2.3 cp = 0.0023 kg/m.s
Hallamos la velocidad:
Hallamos el indice de Reynolds:

22.  Hallando el número de fanin en la figura 1-3, para un
tubo liso f =0,022
 Hallamos la carga por fricción
 Hf= 12,114m
 Hallamos la perdida de presión por fricción: