5 P RDIDAS DE CARGA EN REDES HIDR ULICAS
Páginas: 21 (5108 palabras)
Publicado: 17 de julio de 2015
Manual para el diseño de una red hidráulica de climatización
TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDES HIDRÁULICAS
110
P
ara proyectar correctamente cualquier sistema de tuberías, las pérdidas en las válvulas y
acoplamientos del sistema deben ser evaluados con un criterio realista. Hoy por hoy existen
multitud de correlaciones y tablas para determinar estas pérdidas, sin embargo, la gran
mayoría deéstas no tienen un origen claro.
Es importante subrayar que utilizar un método generalizado para el cálculo exacto de estos coeficientes es
muy difícil, ya que cada fabricante incluye sus propias modificaciones. El objetivo de este tema será tratar
de establecer un método claro y exacto para calcular las pérdidas de carga.
Existen dos tipos de coeficientes (1):
Coeficientes de pérdidas de carga:Indican cuánta presión se pierde en este elemento de la instalación.
Sirven para dimensionar la instalación.
Coeficientes de capacidad: Permiten calcular el caudal que puede circular por la válvula en función de la
presión diferencial de la misma.
Manual para el diseño de una red hidráulica de climatización
TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDES HIDRÁULICAS
5.1 – Pérdidas de carga lineal
Aunque yacomentados en el tema 2, se resumen a continuación los pasos a seguir para calcular las
pérdidas hidráulicas en una tubería.
Problema 5.1- Calcula las pérdidas de carga que se producen a lo largo de una tubería de
polibutileno de DN 25 (S 8), estando el agua a una temperatura de 7 ºC si circulan 2 l/s
Al estar las unidades en 2 l/s, pasamos a m3/s:
̇
Al tener una tubería de polibutileno de DN25, el diámetro interior es de 25-1,3 = 23,7 mm
̇
Las propiedades del agua1 a 10 ºC son =999,6 kg/m3, = 0,00134 Pa s, siendo el número de Reynolds:
El factor de rugosidad es de:
1
Véase correlaciones en ANEXO I
111
Manual para el diseño de una red hidráulica de climatización
TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDES HIDRÁULICAS
5.2 – Coeficientes de pérdida de carga Kc
Coeficiente depérdidas de Kc:
A través de este coeficiente, las pérdidas se calculan mediante la fórmula:
5-1
112
pérdida de presión en pascales [Pa].
coeficiente de pérdidas [adimensional].
velocidad del fluido [m2/s].
densidad del fluido [kg/m3].
Longitud equivalente:
Si el fabricante proporcionase el valor de Leq, las pérdidas de carga se calcularían de la siguiente manera:
5-2
pérdida de presión enpascales [Pa].
factor de fricción
diámetro de la tubería [m]
constante de la gravedad 9,8 [m/s2]
velocidad del fluido [m2/s]
Manual para el diseño de una red hidráulica de climatización
TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDES HIDRÁULICAS
5.3 – Coeficientes de capacidad
Coeficiente Cv:
Se define como el caudal de agua en galones por minuto que pasa a través de una válvula en posición
totalmenteabierta y con una pérdida de carga de 1 psi.
Se utiliza ampliamente en EE.UU.
̇ √
5-3
pérdida de presión [psi]
̇
caudal en galones por minuto [gal/min]
densidad relativa del fluido con respecto a la del agua
Coeficiente Kv:
Se define como el caudal de agua en metros cúbicos por hora, que pasará por una válvula totalmente
abierta con una pérdida de caudal de 1 kg/cm2.
̇ √
5-4
pérdida depresión [bar]
̇
caudal en [m3/s]
densidad relativa del fluido con respecto a la del agua
Es el más utilizado en Europa y en aquellos países que utilicen el sistema métrico. Como la única
diferencia entre estos dos coeficientes son las unidades, se puede establecer fácilmente un relación:
5-5
113
Manual para el diseño de una red hidráulica de climatización
TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDESHIDRÁULICAS
5.4 – Introducción al cálculo de coeficientes de pérdida de carga
La dificultad que presenta el cálculo de pérdidas de presión a través de una tubería se debe principalmente
a la escasa documentación apropiada que existe sobre el tema. Son numerosos los libros y documentos
que tratan este tema, sin embargo, dado el carácter genérico con el que tratan este tema, nunca dan
resultados...
TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDES HIDRÁULICAS
110
P
ara proyectar correctamente cualquier sistema de tuberías, las pérdidas en las válvulas y
acoplamientos del sistema deben ser evaluados con un criterio realista. Hoy por hoy existen
multitud de correlaciones y tablas para determinar estas pérdidas, sin embargo, la gran
mayoría deéstas no tienen un origen claro.
Es importante subrayar que utilizar un método generalizado para el cálculo exacto de estos coeficientes es
muy difícil, ya que cada fabricante incluye sus propias modificaciones. El objetivo de este tema será tratar
de establecer un método claro y exacto para calcular las pérdidas de carga.
Existen dos tipos de coeficientes (1):
Coeficientes de pérdidas de carga:Indican cuánta presión se pierde en este elemento de la instalación.
Sirven para dimensionar la instalación.
Coeficientes de capacidad: Permiten calcular el caudal que puede circular por la válvula en función de la
presión diferencial de la misma.
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TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDES HIDRÁULICAS
5.1 – Pérdidas de carga lineal
Aunque yacomentados en el tema 2, se resumen a continuación los pasos a seguir para calcular las
pérdidas hidráulicas en una tubería.
Problema 5.1- Calcula las pérdidas de carga que se producen a lo largo de una tubería de
polibutileno de DN 25 (S 8), estando el agua a una temperatura de 7 ºC si circulan 2 l/s
Al estar las unidades en 2 l/s, pasamos a m3/s:
̇
Al tener una tubería de polibutileno de DN25, el diámetro interior es de 25-1,3 = 23,7 mm
̇
Las propiedades del agua1 a 10 ºC son =999,6 kg/m3, = 0,00134 Pa s, siendo el número de Reynolds:
El factor de rugosidad es de:
1
Véase correlaciones en ANEXO I
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TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDES HIDRÁULICAS
5.2 – Coeficientes de pérdida de carga Kc
Coeficiente depérdidas de Kc:
A través de este coeficiente, las pérdidas se calculan mediante la fórmula:
5-1
112
pérdida de presión en pascales [Pa].
coeficiente de pérdidas [adimensional].
velocidad del fluido [m2/s].
densidad del fluido [kg/m3].
Longitud equivalente:
Si el fabricante proporcionase el valor de Leq, las pérdidas de carga se calcularían de la siguiente manera:
5-2
pérdida de presión enpascales [Pa].
factor de fricción
diámetro de la tubería [m]
constante de la gravedad 9,8 [m/s2]
velocidad del fluido [m2/s]
Manual para el diseño de una red hidráulica de climatización
TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDES HIDRÁULICAS
5.3 – Coeficientes de capacidad
Coeficiente Cv:
Se define como el caudal de agua en galones por minuto que pasa a través de una válvula en posición
totalmenteabierta y con una pérdida de carga de 1 psi.
Se utiliza ampliamente en EE.UU.
̇ √
5-3
pérdida de presión [psi]
̇
caudal en galones por minuto [gal/min]
densidad relativa del fluido con respecto a la del agua
Coeficiente Kv:
Se define como el caudal de agua en metros cúbicos por hora, que pasará por una válvula totalmente
abierta con una pérdida de caudal de 1 kg/cm2.
̇ √
5-4
pérdida depresión [bar]
̇
caudal en [m3/s]
densidad relativa del fluido con respecto a la del agua
Es el más utilizado en Europa y en aquellos países que utilicen el sistema métrico. Como la única
diferencia entre estos dos coeficientes son las unidades, se puede establecer fácilmente un relación:
5-5
113
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TEMA 5: PÉRDIDA DE CARGA EN REDESHIDRÁULICAS
5.4 – Introducción al cálculo de coeficientes de pérdida de carga
La dificultad que presenta el cálculo de pérdidas de presión a través de una tubería se debe principalmente
a la escasa documentación apropiada que existe sobre el tema. Son numerosos los libros y documentos
que tratan este tema, sin embargo, dado el carácter genérico con el que tratan este tema, nunca dan
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