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Cómo calcular el flujo de caudal de una tubería

Escrito por pauline gill
Cómo calcular el flujo de caudal de una tubería

calculator image by Randy McKown from Fotolia.com

Las tuberías de todos las clases llevan de un lugar a otros líquidos fluidos, vapores y gases. Mientras que algunas no tienen presión, como las de drenaje o las de alcantarilla y algunos acueductos funcionan por gravedad, otras tuberías parcialmente llenas y presurizadas están diseñadas para trabajar cuando están completamente llenas del líquido, vapor o gas que transportan. Como consecuencia, hay muchas diferencias entre las tuberías parcialmente llenas y las llenas en la forma en que se calculan sus flujos de caudal.

Nivel de dificultad:
Difícil

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Necesitarás

  • Una calculadora científica
  • Cifras de perdidas del flujo contra la pérdida presión en una tubería

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Instrucciones

    Calcular el flujo de una tubería llena de líquido

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    water pipes image by Byron Moore from Fotolia.com

    Define los parámetros de aplicación del flujo de caudal de una tubería. En este ejemplo, dos tuberías de plástico PVC de 250 pies de largo por 40 toman 15-psi (libras por pulgada cuadrada) el agua fluye en dos zonas a la misma altura. La primera tubería tiene 1 pulgada de tubería de PVC 40 y la otra es de 2 pulgadas de PVC 40. Con esta información puedes calcular el flujo de las dos tuberías.

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    Calcula la caída de presión por 100 pies de tubería en cada caso. Como hay una caída de 15 libras por pulgada cuadrada en ambas tuberías a lo largo de 250 pies, sería dividir 15 entre 250 pies/100 pies = 6 libras por pulgada por cada 100 pies de ambas tuberías.

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    Averigua los datos de la caída de presión del flujo para una tubería de PVC de 40 en el cuadro de datos de industria utilizando el vínculo en Referencias. La tubería de 1 pulgada muestra un flujo de 20 galones por minuto (gpm), para una pérdida de presión de 9,4 y la tubería de 2 pulgadas muestra un flujo de 100 galones por minuto para una pérdida de presión de 6,5 galones por minuto.

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    pvc image by Greg Pickens from Fotolia.com

    Corrige los dos flujos para las caídas del ejemplo. Debido a que el flujo varía cuando cambia la raíz cuadrada de la presión diferencial, el flujo para la tubería de 1 pulgada será: (6 gpm/9,4 gpm)^0.5 = (0,63829)^0,5 = 0,7989, en el que cuando multiplicas por 20 (gpm) se produce un flujo de 15,98. De madera similar, para la tubería de 2 pulgadas hay un flujo de 100 gpm con una caída de 6,5 libras por pulgada cuadrada, así que la fórmula será: (6/6.,5)^0,5 = 0,9607 x 100 gpm = 96,08 gpm.

    Flujo de agua en una tubería de acero 40

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    Pipes image by Sergei M. Kharitonov from Fotolia.com

    Define la aplicación de flujo. Esta aplicación utiliza una tubería de acero 40 en lugar de una de PVC usada en la seccion 1. La tubería de acero tiene las mismas dimensiones de diámetro interiores, es decir, 1,05 y 2,07 pulgadas.

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    Mira los datos de pérdida de presión de flujo para tuberías de acero de 1 y 2 pulgadas. El cuadro de 1 pulgada muestra un flujo de 9,5 gpm con una caída de 6 libras por pulgada por 100 pies. El cuadro de 2 pulgadas indica un flujo de 63 gpm con una caída de 7,3 libras por pulgada.

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    Calcula los dos flujos para ambas tuberías de acero. Los datos del cuadro de industria indican un flujo de 9,5 gpm para la caída de 6 libras por pulgada por 100 pies de una tubería de 1 pulgada, así que ésta es tu respuesta y no necesitas hacer más cálculos. Debido a que los datos de flujo para la tubería de 2 pulgadas indican un 7,3 libras por pulgada de caída para un flujo de 63 gpm, su cálculo es el siguiente: 63 gpm X (6 libras por pulgada/7,3 libras por pulgada)^0,5 = 57,12 gpm.

Consejos y advertencias

  • Compara las restricciones de flujo de la tubería entre los diferentes tipos y materiales antes de elaborar un método para el proyecto.
  • Los requisitos de la presión aumentan cuatro veces para cada duplicación de índice de flujo que va a través de una tubería, sin necesidad de consumir mucha de la energía necesaria para conducir un flujo.

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