Cálculo de pérdidas de carga

 

 

En esta actividad vas a aprender a calcular cómo disminuye la presión en una tubería debido al rozamiento o a la existencia de accesorios (válvulas, estrechamientos, codos, etc).

 

 

Tareas:

1)     Revisa la teoría sobre pérdidas de carga aquí.

2)     A continuación se van a plantear varios problemas. Para resolverlos será necesario consultar las tablas de las fotocopias de la asignatura y posiblemente datos de internet. Se recomienda hacer los cálculos con Microsoft Excel. Para obtener el coeficiente de fricción, se puede usar el diagrama de Moody o la fórmula iterativa. Es aconsejable utilizar esta última forma. Ver un ejemplo aquí.

3)     Los resultados finales de cada problema deben ser enviados al ADD poniendo en el asunto “pérdidas: nombre_de_la_empresa”.

4)     Problema 1: Se necesita bombear un caudal Q=0.015 m3/s entre un depósito inferior y otro superior con un desnivel de 10 m. Las tuberías de aspiración y descarga son de acero de “schedule” 40 y de 4’’ y 2’’ de diámetro (corresponden a un diámetro interno de 102.2 mm y 52.5 mm), y de 15 m y 200 m de longitud respectivamente. Se va a bombear alcohol metílico (densidad=789 kg/m3 y viscosidad dinámica=5.6e-4 Pa*s). Los accesorios que hay en la instalación son: una válvula de globo totalmente abierta y dos codos. Se deben contabilizar también las pérdidas por el paso del depósito inicial a la tubería de aspiración (pérdidas por entrada de bordes cuadrados) y las pérdidas por pasar de la tubería al depósito final (pérdidas por salida). Calcular la presión que debe suministrar una bomba para compensar las pérdidas de carga.

5)     Problema 2: Se desea elevar un caudal de agua de 0.5 pies cúbicos por segundo una altura de 25 pies y a través de una tubería de 600 pies. Calcular cuál debe ser el diámetro (interno) mínimo para que las pérdidas de carga no sean superiores a 20 psig.

6)     Problema 3: Entre un depósito superior y otro inferior se produce un flujo de agua por gravedad debido a la diferencia de cotas entre ambos (15 m). Calcular el diámetro interno de la tubería para que el caudal sea de 150 l/m. Datos: tubería de acero inoxidable, pérdidas singulares por paso del primer depósito a la tubería (Ks entrada = 1.0) y por un filtro (Ks=8.5).

7)     Problema 4: En una nave del CPS de grandes dimensiones se va a instalar calefacción mediante un fancoil. Este sistema consiste en un serpentín por el que circula agua caliente y un ventilador que extrae calor de la tubería y lo introduce en la habitación. La tubería del serpentín es un circuito cerrado entre una caldera y el serpentín del fancoil. Se ha estimado que el caudal de agua caliente necesario para que se produzca el intercambio de calor correcto es de 10 litros por segundo.

a)     Calcular el diámetro de la tubería y la presión que debería dar una bomba para obtener este caudal.

b)     Elegir una bomba de un catálogo que proporcione esta presión y caudal.

Datos: suponer que todas las pérdidas del circuito se resumen en un coeficiente Ks=100.