Conceptes Clau de Dinàmica de Fluids i Mesura de Cabal

Conceptes Fonamentals de la Dinàmica de Fluids

Definicions Clau

• Cabal d’un fluid: Quantitat de fluid que passa per una secció determinada d’una canonada en una unitat de temps.
• Viscositat: És la resistència que oposen els fluids a fluir.
• Línia de corrent o de flux: Trajectòria que segueix una partícula de fluid durant el seu recorregut per una canonada.

Règims de Circulació del Fluid

• Règim laminar: Un fluid circula en règim laminar quan les línies de corrent no es creuen entre elles, lliscant unes damunt les altres en capes paral·leles. Flux regular i uniforme. Baixa velocitat.
• Règim turbulent: Un fluid circula en règim turbulent quan les línies de corrent es creuen entre elles formant remolins. Flux no regular ni uniforme. Velocitats més elevades.

Velocitat Crítica i Nombre de Reynolds

Velocitat crítica: Velocitat a la qual el fluid canvia de règim laminar a règim turbulent.

Nombre de Reynolds (Re): El tipus de règim en una canonada depèn de la densitat del fluid, la viscositat del fluid, el diàmetre de la canonada i la velocitat mitjana del fluid.

• Re < 2000: El règim és laminar.
• Re > 4000: El règim és turbulent.

Pèrdues de Càrrega

Pèrdues de càrrega per fricció: Pèrdues causades per les resistències al seu pas que troben pel camí. Això es tradueix en un retard en la circulació del fluid i en unes pèrdues notables de pressió i velocitat de sortida.

Dispositius de Mesura de Cabal

Placa d'Orifici

Placa plana en la qual es practica un orifici per al pas del fluid.

Inconvenients principals de la placa d'orifici

• Requereix llargs trams rectes de canonada sense accidents abans i després de la placa.
• Provoca una important pèrdua de càrrega irrecuperable.

Tipus de placa d'orifici segons el fluid

• Líquids o gasos nets, no corrosius: Placa amb orifici concèntric.
• Líquids amb bombolles de gas: Placa amb orifici concèntric i forat de venteig.
• Gasos amb gotes de líquids: Placa amb orifici concèntric i forat de drenatge.
• Gasos amb part important de líquid: Placa amb orifici excèntric (inferior).
• Líquids amb part important de gas: Placa amb orifici excèntric (superior).

Tub Venturi

Constituït per una secció troncocònica convergent d’entrada, una gola i, finalment, per una altra secció troncocònica divergent de sortida. La llargada de la gola és igual al seu diàmetre.

Avantatges i ús del Tub Venturi

• Aquest tipus de mesurador presenta una pèrdua de càrrega irrecuperable molt menor que el d’orifici.
• Pot ser utilitzat en fluids bruts amb sòlids en suspensió, ja que no té zones mortes on s’acumulen els sòlids.

Requereix llargs trams rectes de canonada abans i després de l'estrenyiment. Les preses de pressió es realitzen a una distància d’una meitat del diàmetre de la canonada abans del principi de l’estrenyiment i al centre de la pròpia gola.

Tubera

Secció d’entrada el·líptica o radial que evita la possibilitat que es dipositi brutícia sobre aquest element.

La secció divergent de sortida provoca una pèrdua de càrrega superior al tub Venturi, però inferior als orificis. S'utilitza per a la mesura de cabals en tubs corrosius.

Mesurador d’Impacte

(Aquest dispositiu s'esmenta sense descripció addicional en el text original.)