Perdida De Carga 1

PERDIDA DE CARGA
Para que el fluido se mueva dentro de una tubería debe existir una presión que le obligue a ello y compense los rozamientos que se producen cuando el fluido se mueve y, al mismo tiempo, mantenga la velocidad de circulación.

Cuando el aire transita por un conducto pasa tocando sus paredes produciéndose un rozamiento, lo que implica una pérdida de energía del aire que, semanifiesta en una disminución de la presión total, Pt.
Esta pérdida de presión es lo que llamamos Perdida de Carga o Caída de Presión.

Dos son las clases de resistencias que presentan los conductos:
a) Rozamiento, provocado por el grado de rugosidad de conducto.
b) Por cambios de dirección, o cambios de velocidad del flujo de aire, por remolinos.
Sabemos que la densidad de los gases depende de laPresión y Temperatura.
La ecuación de Estado del gas p = ρ * R * T lo expresa al despejar, ρ = p / (R * T).
En ciertos casos de flujo de gases a bajas Velocidades, como en Ventilación General, los cambios de presión son lo bastante pequeños respecto a la presión absoluta del aire, por lo que se acepta considerar que la densidad del aire no varía en todo el trayecto, es decir, un flujoaproximadamente incompresible.
Por lo anterior, para movimientos de gases dentro de tuberías a bajas velocidades, LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN CONDUCTOS DE SECCIÒN RECTANGULAR Y CIRCULAR serán calculadas con ecuaciones de flujos incompresibles (de la mecánica de fluidos).


Las pérdidas de cargas, se estudian considerando las producidas en:
a) Tuberías
b) En los elementos o accesorios (codos,filtros, etc.).
Tanto en Tuberías {a)} como en los accesorios {b)} existen perdidas por rozamiento, pero los cambios de velocidad y dirección son propios de b).
a) Tuberías
En una tubería horizontal de sección recta y constante, por la cual, se establece un flujo de características incompresible, entonces entre dos puntos (1 y 2) de la tubería para los cuales se requiere calcularla perdida depresión estática.
Se tendrá:





Donde:
p1 y p2 ≡ Presión al comienzo y al final de la tubería (Pa).
λ = Coeficiente de rozamiento (/). {relaciona con la rugosidad}
L = Longitud de la tubería (m)
v = Velocidad de la corriente (m/s)
ρ = Densidad del fluido (kg/m3)
D = Diámetro de la tubería (m).
Nota: Δp = p1 - p2

Ejemplo:
Un conducto circular cuyo diámetro es D = 0,3632 (m)(interior) y su largo es L = 460 (m), transporta aire a t = 0 (º C), con una velocidad media v med = 2,97 (m/s).
Determinar la caída de presión, suponiendo el conducto horizontal.
Asuma λ = 0,024 y ρ aire (c.n.) = 1,29 (kg/m3)
Desarrollo
D = 0,3632 (m) ; L = 460 (m) ; v med = 2,97 (m/s) ; λ = 0,024 ; ρ aire = 1,29 (kg/m3)
Nuestra ecuación
p1 –p2 = λ * (L*v2*ρ) / (2* D)
Si llamamos por comodidad p1 – p2 = Δp 1-2
Δp 1-2 = 0,024 * {460 (m) /0,3632 (m)} * { (2,97)2 (m2/s2) * 1,29 (kg/m3) }/2
Δp 1-2 = 0,024 * (1266,52) * 5,69 {(m/s2 ) * kg * (m/m3)}
Δp 1-2 = 30,39 * 5,69 (N/m2) = 172,9 (Pa).
Δp 1-2 = 172,9 (Pa) ≡ 0,1729 (kPa).
Realizando algunas conversiones
Δp 1-2 = 172,9 (N/m2) * {1 (kgf) / 9,8 (N)} * {1 (m2) / 104(cm2)}
Δp 1-2 = 17,64 * 10-4 (kgf/cm2)
Si Δp = ϒ * Δh despejando
→ Δh = Δp / ϒ ; si ϒaire = 1,29 (kgf/m3)
Δh = {17,64 * 10-4 (kgf/cm2)} / 1,29 (kgf/m3)
Δh = 17,64 (kgf/m2) / 1,29 (kgf/m3) = 13,67 (m) aire.


















La American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) ha preparado gráficas especiales para las condiciones comunesque se encuentran en el diseño de ductos.
La figura siguiente muestra la pérdida por fricción hL como función del caudal (flujo volumétrico), con dos líneas diagonales que se cruzan y que muestran el diámetro de ductos circulares y la velocidad del flujo.

Figura Pérdida por fricción en ductos. Unidades del Sistema Inglés. ( Copia de ASHRAE Handbook)



Las unidades empleadas son:
Flujo...