Cómo calcular la caída de presión en las tuberías
Kim Steele/Photodisc/Getty Images
En el diseño de sistemas de tuberías, como en el de 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 el agua y las paredes de montaje. El método de valor K 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 altura. Un estándar de comparación, 1 pie de altura = 0,433 psi = 0,3048 m, proporciona un medio para convertir una unidad a otra. El cálculo de la pérdida de presión es necesario para determinar el tamaño adecuado de las bombas para los sistemas de tuberías.
Step 1
Haz un croquis del sistema de tuberías, incluyendo arreglos y accesorios de todo tipo. Ten en cuenta la velocidad de flujo de cada sección del sistema, 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.
Step 2
Obtén la información adecuada para hacer un cuadro. Dado que utilizarás el método valor K, necesitas saber todos los parámetros necesarios. La ecuación de valor K establece que la caída de presión (h) en los pies de altura (pies de agua) es igual a multiplicar el coeficiente de resistencia (K) por la carga de velocidad (la velocidad al cuadrado dividida por el doble de la aceleración de la gravedad) en pies. "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 el valor de "K" para cada tipo de conexión, la 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.
Step 3
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", deberás 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.
Step 4
Calcula la carga de velocidad. 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 carga de velocidad en pies de altura.
Step 5
Realiza el cálculo. Multiplica el valor total de "K" de la tabla por el valor de la carga de velocidad para obtener la caída de presión en pies de altura debido a la fricción en los accesorios de la tubería.
Step 6
Revisa el valor y las unidades para garantizar que son correctos. Las unidades finales deben estar en pies de altura. Si quieres tener tu respuesta en presión por pulgada cuadrada, multiplica el resultado en pies de altura por 2,31 para tener la equivalencia en psi.
Más artículos
Cómo calcular la caída de voltaje a través de un cable→
Cómo convertir vatios a newtons→
Cómo Calcular el flujo de agua de un determinado tamaño de tubería→
Cómo calcular el flujo de agua→
Cómo calcular la pérdida por fricción en una manguera de incendios→
¿Qué es un error F20 en un lavarropas Whirlpool?→
Referencias
Advertencias
- 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 tiene las mismas unidades, ya que sólo puedes sumar aquellas 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 altura. Si la presión está en pies de altura, puedes dividir el valor por 2,31 para tener la equivalencia en presión por pulgada cuadrada. La equivalencia se calcula como 1 pie de altura = 0,433 psi o 1,0 psi = 2,31 pies de altura.
- 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.
Sobre el autor
Based in California, Foy Hubert has written world affairs-related articles for the Center for Nonproliferation and Stanford Review websites since 2009. He received the Gard-Wall Fellowship in 2009 and is a trained physicist and computer scientist with a Master of Arts in international relations from Monterey Institute and a Master of Science in space studies from International Space University Strasbourg.
Créditos fotográficos
Kim Steele/Photodisc/Getty Images
