An Lisis De Redes Hidr Ulicas NEW
Páginas: 19 (4700 palabras)
Publicado: 2 de junio de 2015
Análisis de redes hidráulicas
Visión aplicada
Las redes de tuberías (fluidos) y conductos (aire) se diseñaban ( y diseñan todavía) tradicionalmente para su operación a carga total (o caso más defavorable). Pero con el advenimiento de bombas con variador de frecuencia ( velocidad variable VSD- variable speed drive) y los ahorros energéticos que ello conlleva incluso en el tamaño de bombas yventiladore, se requiere ahora un buen control para asegurar que todo funciona de manera estable cuando la instalación no trabaja a plena carga. Uno debería entender cómo varían las presiones en la red cuando cambia el caudal y las cargas térmicas y ello recibe el nombre de análisis de redes. Permite reducir una red compleja en una resistencia equivalente que determina la característica resistivadel sistema.
[1] Pérdidas por fricción.
En el análisis se busca fundamentalmente descubrir el tamaño de la bomba o ventilador ( presión y caudal) necesario para que pueda con las pérdidas por fricción en; tuberías, conductos, elementos ( intercambiadores) y accesorios. Nota: En el caso de redes termohidráulicas ( cuyo cometido es transmitir potencia térmica) son redes en bucle cerrado y porlo tanto no hay que elevar el fluido – tan sólo durante le proceso de llenado pero para ello suelen haber sistemas especiales-.
Para las pérdidas de presión por fricción se puede usar la expersión del factor de fricción de Darcy ( expresado en altura de fluído) :
Cuando cambiamos el diámetro de la tubería la velocidad del fluido cambia. Esto no afecta a la caída de presión total ΔPtotalpero sí afecta a la caída de presión estática ΔPestat ( la que “empuja” el fluído) y la presión dinámica ΔPdin ( aquella debida al movimiento del fluído). La relación es:
ΔPtotal= ΔPestat+ ΔPdin
Dónde:
( esto es , la energía cinética por unidad de volumen).
Para sistemas con aire esta presión suele ser del orden de 15 [Pa] a 5 [m/s], que es importante comparada con la caida de presiónestática en un conducto de aire 1 [Pa/m]. Para un sistema hidráulico ( agua) a una velocidad de 1[m/s] la presión dinámica es 500 [Pa] y la caída de presión estática es 300 [Pa/m]. Por lo tanto la presión dinámica no es tan importante para el agua como lo es para el aire. Por lo tanto en análisis rápidos, la presión dinámica en sistemas de agua se suele ignorar.
Luego la pérdida de energía estárelacionada con la caida de presión estática ( no con la dinámica que se mantiene – el fluido se mueve por una tubería de cierto diámetro a velocidad constante -).
La pérdida de energía en accesorios ( válvulas etc..) está relacionada con la velocidad con la que atraviesa el fluido el accesorio. Por lo tanto se suele definir como:
Si se expresa la caida de presión por fricción, en función delcaudal volumétrico Q [m3/s] se tiene:
Que muestra la tremenda dependencia de la caída de presión con el diámetro de la tubería.
AGUA: Una tubería de 25 [mm] de Di (interior) de acero , de 1 [m] de larga y con un caudal de 0.46 [kg/s] de agua tiene una caída de 300 [Pa]. Si se toma un tamaño superior en la escala Di= 32 [mm] la caída es de 75 [Pa]. Se se toma un tamaño inferior en laescala Di= 20 [mm] la caída es de 980[Pa].
AIRE: Si el caudal de aire es 0.35 [m3/s]=1260[m3/h] la caída en un conducto de Di= 300 [mm] es 1[Pa]. Un tamaño superior Di=350[mm] produce 0.5 [Pa] y un tamaña inferior Di=250[mm] es 2.6 [Pa].
En general cualquier pérdida de presión estática debida a la tuberia o a un accesorio se puede escribir como:
Pero en esta simplificación la resistenciahidráulica R, en el caso de la tubería, está relacionada con el factor de fricción de Darcy f que a su vez depende del Reynolds y por lo tanto del la velocidad y del caudal.
(1) Laminar si Re<2000
(2) Zona Critica 2000
En la zona (1) se usa la fórmula analítica de Poiseuille:
En la zona (2) es...
Visión aplicada
Las redes de tuberías (fluidos) y conductos (aire) se diseñaban ( y diseñan todavía) tradicionalmente para su operación a carga total (o caso más defavorable). Pero con el advenimiento de bombas con variador de frecuencia ( velocidad variable VSD- variable speed drive) y los ahorros energéticos que ello conlleva incluso en el tamaño de bombas yventiladore, se requiere ahora un buen control para asegurar que todo funciona de manera estable cuando la instalación no trabaja a plena carga. Uno debería entender cómo varían las presiones en la red cuando cambia el caudal y las cargas térmicas y ello recibe el nombre de análisis de redes. Permite reducir una red compleja en una resistencia equivalente que determina la característica resistivadel sistema.
[1] Pérdidas por fricción.
En el análisis se busca fundamentalmente descubrir el tamaño de la bomba o ventilador ( presión y caudal) necesario para que pueda con las pérdidas por fricción en; tuberías, conductos, elementos ( intercambiadores) y accesorios. Nota: En el caso de redes termohidráulicas ( cuyo cometido es transmitir potencia térmica) son redes en bucle cerrado y porlo tanto no hay que elevar el fluido – tan sólo durante le proceso de llenado pero para ello suelen haber sistemas especiales-.
Para las pérdidas de presión por fricción se puede usar la expersión del factor de fricción de Darcy ( expresado en altura de fluído) :
Cuando cambiamos el diámetro de la tubería la velocidad del fluido cambia. Esto no afecta a la caída de presión total ΔPtotalpero sí afecta a la caída de presión estática ΔPestat ( la que “empuja” el fluído) y la presión dinámica ΔPdin ( aquella debida al movimiento del fluído). La relación es:
ΔPtotal= ΔPestat+ ΔPdin
Dónde:
( esto es , la energía cinética por unidad de volumen).
Para sistemas con aire esta presión suele ser del orden de 15 [Pa] a 5 [m/s], que es importante comparada con la caida de presiónestática en un conducto de aire 1 [Pa/m]. Para un sistema hidráulico ( agua) a una velocidad de 1[m/s] la presión dinámica es 500 [Pa] y la caída de presión estática es 300 [Pa/m]. Por lo tanto la presión dinámica no es tan importante para el agua como lo es para el aire. Por lo tanto en análisis rápidos, la presión dinámica en sistemas de agua se suele ignorar.
Luego la pérdida de energía estárelacionada con la caida de presión estática ( no con la dinámica que se mantiene – el fluido se mueve por una tubería de cierto diámetro a velocidad constante -).
La pérdida de energía en accesorios ( válvulas etc..) está relacionada con la velocidad con la que atraviesa el fluido el accesorio. Por lo tanto se suele definir como:
Si se expresa la caida de presión por fricción, en función delcaudal volumétrico Q [m3/s] se tiene:
Que muestra la tremenda dependencia de la caída de presión con el diámetro de la tubería.
AGUA: Una tubería de 25 [mm] de Di (interior) de acero , de 1 [m] de larga y con un caudal de 0.46 [kg/s] de agua tiene una caída de 300 [Pa]. Si se toma un tamaño superior en la escala Di= 32 [mm] la caída es de 75 [Pa]. Se se toma un tamaño inferior en laescala Di= 20 [mm] la caída es de 980[Pa].
AIRE: Si el caudal de aire es 0.35 [m3/s]=1260[m3/h] la caída en un conducto de Di= 300 [mm] es 1[Pa]. Un tamaño superior Di=350[mm] produce 0.5 [Pa] y un tamaña inferior Di=250[mm] es 2.6 [Pa].
En general cualquier pérdida de presión estática debida a la tuberia o a un accesorio se puede escribir como:
Pero en esta simplificación la resistenciahidráulica R, en el caso de la tubería, está relacionada con el factor de fricción de Darcy f que a su vez depende del Reynolds y por lo tanto del la velocidad y del caudal.
(1) Laminar si Re<2000
(2) Zona Critica 2000
En la zona (1) se usa la fórmula analítica de Poiseuille:
En la zona (2) es...
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