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Cómo calcular la caída de presión en las tuberías

Escrito por foy hubert | Traducido por ehow contributor
Cómo calcular la caída de presión en las tuberías

plumbing image by Inger Anne Hulbækdal from Fotolia.com

En el diseño de sistemas de tuberías, como los sistemas de distribución de agua, los ingenieros utilizan accesorios, codos, válvulas o soportes para controlar la cantidad y la dirección del flujo de agua. A medida que el agua se mueve a través de las tuberías, se producen pérdidas de presión debido a la fricción entre la misma y las paredes de montaje. El método K-valor ofrece una técnica para calcular la caída de presión o pérdida de carga en los accesorios. Una unidad de presión se define tanto en libras de presión por pulgada cuadrada (psi) como en pies de la cabeza (pie de la cabeza). Un estándar de comparación, un pie de la cabeza = 0,433 psi, proporciona un medio para convertir una unidad a otra. El cálculo de la pérdida de presión es necesaria para determinar el tamaño adecuado de las bombas para los sistemas de tuberías.

Nivel de dificultad:
Fácil

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Necesitarás

  • Libro de datos de Hidráulica de Cameron o el libro de datos del Instituto de Ingeniería Hidráulica a través de www.pumps.org
  • Una calculadora

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Instrucciones

  1. 1

    Haz un croquis del sistema de tuberías, incluyendo los arreglos y accesorios de todo tipo. Ten en cuenta la velocidad de flujo de cada sección de la tubería, comenzando por la bomba y así sucesivamente hasta el final del sistema en tu bosquejo. El esquema te ayudará a considerar visualmente todos los accesorios necesarios para el cálculo.

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    Obtén la información adecuada para hacer un cuadro. Dado que estás utilizando el método k-valor, necesitas saber todos los parámetros necesarios. La ecuación K-valor establece que la caída de presión (h) en los pies de la cabeza (pies de agua) es igual a multiplicar el coeficiente de resistencia (K) por la cabeza de velocidad (la velocidad al cuadrado dividida por el doble de la aceleración de la gravedad) en pies (ft). "K" es una constante adimensional en función del tipo de instalación, y es una medida de las pérdidas de presión debido a la fricción en un montaje. Esto significa que necesitas saber "K" para cada tipo de conexión, velocidad del agua (V) en metros por segundo (m/s), y la aceleración de la gravedad (g) en metros por segundo al cuadrado. "g" es una constante y su valor es 32,17.

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    Haz una tabla para todos los tipos de montaje. Usa una hoja de trabajo de Excel para hacer un gráfico que muestre todos los accesorios de tu sistema en la columna uno, el valor de k en la segunda columna, la cantidad del tipo de montaje en la tercera columna y el valor total de k para cada tipo de ajuste en la columna cuatro. Si la pregunta proporciona los valores de "K", necesitarás calcular el total "K" directamente, a continuación, para cada fila multiplica el valor de "K" por la cantidad para obtener el subtotal "K", y añade todos los subtotales "K" en la columna cuatro para obtener el valor de "K" total. Puedes obtener los valores de "K" para cada instalación de tuberías del libro de datos hidráulicos de Cameron o del libro de datos del Instituto de Ingeniería Hidráulica.

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    Calcula la velocidad de la cabeza. Si la pregunta proporciona el valor de "V" en metros por segundo, a continuación, calcula la velocidad al cuadrado dividido por el doble de 32,17 para obtener un valor para la velocidad en pies de la cabeza.

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    Realiza el cálculo. Multiplica el valor total de "K" de la tabla por el valor de la velocidad de la cabeza para obtener la caída de presión en pies de la cabeza debido a la fricción en los accesorios de la tubería.

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    Revisa el valor y las unidades para garantizar que son correctos. Las unidades finales deben estar en pies de la cabeza (el pie de la cabeza). Si quieres tener tu respuesta en presión por pulgada cuadrada, multiplica el resultado en pies de la cabeza por 2,31 para tener la equivalencia en psi.

Consejos y advertencias

  • Puedes separar cualquier sistema de tuberías en dos partes, desde la bomba hasta el tanque de presión y desde el tanque de presión hasta la más alta fijación de la estructura. La bomba, en la primera parte, debe ser capaz de producir la suficiente presión para empujar el agua hacia el tanque de presión, para superar la pérdida de presión en el sistema de tuberías, y para cargar el tanque de presión a su presión operativa. El tanque, en la segunda parte, debe estar lo suficientemente elevado como para proporcionar la presión suficiente para bombear el agua hasta el accesorio más exigente en la casa y para superar la pérdida de presión en la sección de la tubería.
  • Para simplificar el cálculo de "K", utiliza una hoja de cálculo Excel para calcular el subtotal "K" para cada tipo de instalación y añade todos los subtotales para obtener el valor total de "K" para todos los accesorios. Esto es particularmente útil para un sistema complejo que conste de una gran cantidad de accesorios.
  • El resultado obtenido es la caída de presión debido a la fricción en los accesorios de tubería solamente; no es la caída de presión para todo el sistema. Si deseas predecir la caída de presión del sistema, tendrás que calcular la caída de presión de los tubos rectos y agregarla a la caída de presión en los accesorios.
  • Comprueba que la caída de presión de los tubos rectos y los accesorios tienen las mismas unidades, ya que sólo puedes sumar aquella unidades que son iguales. Si tu presión está en presión por pulgada cuadrada, multiplica el valor por 0,433 para obtener su equivalencia en pies de la cabeza. Si la presión está en pies de la cabeza, puedes dividir el valor por 2,31 para tener la equivalencia en presión por pulgada cuadrada. La equivalencia se calcula como 1 pie de la cabeza = 0,433 psi o 1,0 psi = 2,31 pies de la cabeza.
  • Esta técnica supone que la velocidad del agua (V) en pies por segundo es constante en todo el sistema de tuberías, lo que puede determinarse a partir de la tasa de flujo volumétrico en galones por minuto. Esta suposición puede no ser válida si se utiliza otro método, en cuyo caso tendrás que determinar la velocidad en cada sección del sistema.

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