Analysis of Pressure Drops on a Straight Section of a Circular Pipe

Abstract

[ES] El proyecto, titulado "Análisis de Caídas de Presión en una Sección Recta de una Tubería Circular.", explora cómo los fluidos experimentan caídas de presión cuando se mueven a través de tuberías rectas circulares. La caída de presión, un fenómeno crucial en el diseño y operación de sistemas de tuberías, se ve influida por varios factores como la longitud y el diámetro de la tubería, la rugosidad de la superficie, la densidad y la viscosidad del fluido, así como la tasa de flujo. Estos factores afectan tanto a los flujos laminares como a los turbulentos, definidos por el número de Reynolds, un parámetro que describe el régimen de flujo del fluido.

Para calcular la caída de presión, el proyecto utiliza principalmente la ecuación de Darcy-Weisbach, la cual relaciona la caída de presión con el factor de fricción, la longitud de la tubería, el diámetro, la densidad y la velocidad del fluido. Adicionalmente, se menciona la ecuación de Hazen-Williams, más aplicable a flujos de agua, que proporciona una alternativa simplificada pero menos general.

El análisis incluye tanto cálculos manuales como simulaciones computacionales. Los cálculos manuales abarcan la caída de presión en tuberías de agua rectas y con codos, así como en configuraciones más complejas como una instalación completa. Las simulaciones computacionales, llevadas a cabo con herramientas de dinámica de fluidos computacional (CFD), validan los resultados de los cálculos manuales y ofrecen una visión más detallada de cómo los parámetros afectan la caída de presión en escenarios reales.

Las conclusiones del estudio destacan que tanto las técnicas teóricas como las simulaciones computacionales son fundamentales para entender y predecir la caída de presión en tuberías, contribuyendo al diseño de sistemas de tuberías más eficientes. La aplicación práctica de estos hallazgos puede ayudar a optimizar la energía y los costos operativos en diversas aplicaciones de transporte de fluidos.

[EN] The project, titled "Analysis of Pressure Drops on a Straight Section of a Circular Pipe," explores how fluids experience pressure drops when moving through straight circular pipes. Pressure drop, a crucial phenomenon in the design and operation of piping systems, is influenced by several factors such as pipe length and diameter, surface roughness, fluid density and viscosity, as well as the flow rate. These factors affect both laminar and turbulent flows, defined by the Reynolds number, a parameter that describes the flow regime of the fluid.

To calculate the pressure drop, the project mainly uses the Darcy-Weisbach equation, which relates the pressure drop to the friction factor, pipe length, diameter, density and fluid velocity. Additionally, the Hazen-Williams equation is mentioned, more applicable to water flows, which provides a simplified but less general alternative.

The analysis includes both manual calculations and computer simulations. Manual calculations cover pressure drop in straight and elbowed water pipes, as well as more complex configurations such as a complete installation. Computational simulations, carried out with computational fluid dynamics (CFD) tools, validate the results of manual calculations and provide a more detailed view of how parameters affect pressure drop in real-world scenarios.

The conclusions of the study highlight that both theoretical techniques and computational simulations are essential to understand and predict pressure drop in pipelines, contributing to the design of more efficient pipeline systems. Practical application of these findings can help optimize energy and operating costs in various fluid transportation applications.