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Cómo calcular una descarga de gas desde una tubería

Escrito por pauline gill | Traducido por beatriz sánchez
Cómo calcular una descarga de gas desde una tubería

Las descargas de gas difieren de las líquidas debido a su expansión.

steam valve image by John Sandoy from Fotolia.com

El gas emerge desde las tuberías de forma distinta a los líquidos porque además de la velocidad de salida, resultante del diferencial de presión, los gases aumentan considerablemente de volumen cuando la presión se libera de repente, proporcionalmente, y debido a factores de compresibilidad. Varios pioneros en el estudio del fenómeno del flujo definieron muchos tipos de escenarios de flujo, incluyendo a Daniel Bernoulli. Muchas de las fórmulas, por lo tanto, se han desarrollado en el uso extendido actual, para calcular flujos como el de las descargas de gas de una tubería.

Nivel de dificultad:
Difícil

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Necesitarás

  • Una calculadora
  • La ecuación de flujo de Bernoulli
  • Datos de la tubería de acero inoxidable Schedule 40 de 2 pulgadas (5,08 cm)

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Instrucciones

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    La descarga de vapor rápido no debe ser turbulenta para ser eficiente.

    pollution image by Inger Anne Hulbækdal from Fotolia.com

    Define la aplicación de descarga de gas. En este ejemplo, se utilizará una tubería de acero inoxidable Schedule 40S de 2 pulgadas (5,08 cm) y 100 pies (30,48 m) de longitud nominal para descargar nitrógeno gaseoso a la atmósfera en el caso presión excesiva desde un sistema de expulsión. El sistema contendrá de forma normal nitrógeno a 40 psig (libras por ganancia de pulgada cuadrada) con unas condiciones ambientales estándar de 14.696 psia de presión atmosférica y 60 grados Fahrenheit (15º C). Un válvula de liberación de presión, con una válvula de regulación de presión limitando la salida a 6 psi, se abre si la presión llega a 60 psig y permanece abierta hasta que la presión vuelve a 40 psig. Con esta información puedes calcular la tasa de descarga de gas desde la tubería cuando el flujo empieza y a medida que termina.

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    Consulta los gráficos de los datos de flujo para la tubería de acero inoxidable Schedule 40S para estar seguro sobre la información de caída de presión. Puesto que el nitrógeno consta de un 78% de aire por volumen, y el peso molecular es virtualmente el del aire, a 28,014 comparado con el del aire a 28,9656, usa datos de flujo para el aire en tuberías Schedule 40, que tienen las mismas dimensiones. Los datos para la tubería de 2 pulgadas (5,08 cm) con 60 psi de presión aplicada y un 5% de pérdida de presión (psi) a través de 100 pies (30,48 m) de tubería muestra un flujo de 560 SCFM (pies cúbicos estándar por minuto). El flujo que se corresponde a 40 psi de presión aplicada y 5% de pérdida de presión (2 psi) a través de 100 pies (30,48 m) de tubería indica 385 SCFM.

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    Ajusta el valor del flujo de 560 SCFM al inicio de la descarga, asumiendo la caída más grande de presión a través de la tubería puesto que la válvula de liberación regula la salida a 6 psi. El flujo de descarga sería por tanto de 560 SCFM X (6 psi pérdida de presión/3 psi pérdida de presión) ^0,5 = 1,414 X 560 = 792 SCFM.

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    Ajusta el valor del flujo de 385 SCFM para la pérdida de presión de 6 psi sobre la pérdida de 2 psi en los datos del flujo. La descarga de flujo al final de la descarga sería de 385 X (6 psi pérdida/2 psi pérdida)^0,5 = 385 X 1,732 = 666,82 SCFM.

Consejos y advertencias

  • Los flujos de descargas de gas deben ser regulados siempre para evitar el flujo supersónico supercrítico y las ensordecedoras descargas de ruido.
  • Usa tamaños de tubería para descargas de gas de emergencia que sean bastante mayores de lo necesario para el flujo laminar para evitar la posibilidad de tener presión excesiva y lesiones.

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