En mecánica de fluidos , el flujo de tuberías es un tipo de flujo de fluido dentro de un conducto cerrado , como una tubería , conducto o tubo . También se le llama flujo interno . [1] El otro tipo de flujo dentro de un conducto es el flujo de canal abierto . Estos dos tipos de flujo son similares en muchos aspectos, pero difieren en un aspecto importante. El flujo de tubería no tiene una superficie libre que se encuentra en el flujo de canal abierto. El flujo de la tubería, al estar confinado dentro de un conducto cerrado, no ejerce presión atmosférica directa , pero sí ejerce presión hidráulica sobre el conducto.
No todo el flujo dentro de un conducto cerrado se considera flujo de tubería. Las alcantarillas pluviales son conductos cerrados pero generalmente mantienen una superficie libre y, por lo tanto, se consideran flujo de canal abierto. La excepción a esto es cuando una alcantarilla pluvial opera a plena capacidad y luego puede convertirse en flujo de tubería.
La energía en el flujo de la tubería se expresa como altura y se define mediante la ecuación de Bernoulli . Para conceptualizar la altura a lo largo del curso del flujo dentro de una tubería, los diagramas a menudo contienen una línea de grado hidráulico (HGL). El flujo de la tubería está sujeto a pérdidas por fricción según lo define la fórmula de Darcy-Weisbach .
El comportamiento del flujo en una tubería se rige principalmente por los efectos de la viscosidad y la gravedad en relación con las fuerzas de inercia del flujo. Dependiendo del efecto de la viscosidad respecto de la inercia, representado por el número de Reynolds , el flujo puede ser laminar o turbulento . Para tuberías circulares con diferente rugosidad superficial, con un número de Reynolds por debajo del valor crítico de aproximadamente 2000 [2], el flujo de la tubería será finalmente laminar, mientras que por encima del valor crítico el flujo turbulento puede persistir, como se muestra en el gráfico de Moody . Para tuberías no circulares, como conductos rectangulares, el número de Reynolds crítico cambia, pero aún depende de la relación de aspecto. [3] La transición anterior a la turbulencia, que ocurre en el número de Reynolds de un orden de magnitud más pequeño, es decir , [4] puede ocurrir en canales con formas geométricas especiales, como la válvula de Tesla .
El flujo a través de las tuberías se puede dividir aproximadamente en dos:
