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Factores que influyen en la pérdida de presión de las tuberías industriales

By: Jorge Solorio on January 13th, 2022

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Factores que influyen en la pérdida de presión de las tuberías industriales

SISTEMAS DE TUBERÍAS

Los sistemas de tuberías están diseñados para satisfacer un caudal específico y una presión de fluido particular en uniones críticas. Si la presión es demasiado grande o insuficiente, pueden surgir problemas operacionales que generarán gastos prevenibles.

 

Conociendo este detalle, los ingenieros industriales deben notificar la pérdida de presión (o caída de presión). La pérdida de presión es el resultado de las fuerzas de fricción ejercidas sobre un fluido dentro de un sistema de tuberías, resistiendo su flujo. A medida que aumenta la pérdida de presión, también incrementa la energía requerida por las bombas del sistema para compensarla, lo cual lleva a mayores costos de operación.

 

Para complicar aún más las cosas, algunos de los factores que influyen en la pérdida de presión pueden variar a lo largo de la vida de las tuberías. En algunos casos, el diseño del sistema debe planearse basándose en las influencias que puedan surgir de cinco a diez años después de la instalación.

 

Si tu compañía está involucrada en procesos industriales, seguramente quieres saber cómo optimizar tu sistema para disminuir la pérdida de presión, tanto ahora como el resto de su vida útil. La respuesta está en comprender los factores que influyen en este proceso.

 

¿Qué causa la pérdida de presión en la tubería?

Dependiendo del sistema, hay una serie de fuerzas en competencia que trabajan para disminuir o aumentar la presión del fluido de un extremo a otro:

 

Factores constantes

Son los que se mantienen durante toda la vida del sistema:

  • Gravedad: los aumentos y disminuciones en la elevación causan pérdidas y ganancias de presión del sistema, respectivamente. Es importante comprender el efecto neto de los cambios de elevación en la presión del sistema.
  • Vías de tuberías y válvulas: a lo largo de las tuberías, accesorios, curvas, válvulas y juntas de expansión, cualquier cambio en la dirección generará fricción y provocará la pérdida de presión.
  • Tamaño de la tubería: el diámetro de la tubería tiene un efecto inverso sobre la presión. Agua forzada a través de un 8-in. La tubería Schedule 80 saldrá de la tubería a una presión mucho menor que la misma cantidad de agua forzada a través de un tubo de 4 pulgadas. Programe el 80 en el mismo intervalo de tiempo.

 

Factores variables

Son los que fluctúan:

  • Fuerza de fricción del material: Todo material utilizado en un sistema de tuberías tiene un coeficiente de fricción o una medida de rugosidad que ralentiza el fluido. Cuanto más suave sea la superficie, mayor será el coeficiente de fricción de Hazen Williams y más fácil podrá pasar el fluido sobre él.

Dependiendo del material, este coeficiente puede cambiar con el tiempo. Por ejemplo, el CPVC Corzan® tiene un factor C de Hazen Williams de 150 durante toda la vida útil de la tubería, en comparación con un tubo de hierro fundido nuevo que tiene un factor C de 120 al instalar, pero que puede caer de 60 a 80 con el tiempo, por el desgaste y las picaduras.

  • Corrosión: ocurre cuando los iones cargados en un líquido se comen los materiales metálicos que causan picaduras a lo largo de la superficie de la tubería o en las juntas. Este pitting reduce el flujo de fluido.
  • Escala: ocurre cuando los iones atraídos por las superficies metálicas se acumulan a lo largo del sistema, típicamente alrededor de las costuras o bridas. A medida que se produce la incrustación, restringe el flujo del fluido y aumenta la presión dentro de la tubería.

 

Cómo calcular la pérdida de presión en un sistema de tuberías

La ecuación de Hazen-Williams se utiliza frecuentemente para calcular la pérdida de presión dentro de un sistema de tuberías. Sin embargo, la ecuación de Darcy-Weisbach se prefiere para los sistemas de tuberías industriales.

 

Mientras que la ecuación de Hazen-Williams puede funcionar para muchos sistemas, hace suposiciones que pueden no aplicarse a todos los usos industriales; esto es que el fluido es el agua y la temperatura del fluido es de 73° F (22.8° C).

 

La ecuación de Darcy-Weisbach es más flexible cuando se trata del fluido y la temperatura.

Ecuación de Darcy-Weisbach para calcular la pérdida de presión en un sistema de tuberías

Optimiza tu sistema de tuberías industriales

La manera más eficaz de optimizar un sistema industrial para la presión es ajustando el diámetro de la tubería. También es uno de los factores más fáciles de controlar.

 

Sin embargo, para especificar con eficacia el tamaño de la tubería es importante controlar los factores que pueden cambiar con el tiempo. Por ejemplo, en un sistema de tuberías metálicas, el diámetro quizá requiera ser más ancho de lo que necesitas inicialmente, ya que debes considerar la fricción del material, la corrosión y el escalado.

 

Por otro lado, los sistemas de tuberías industriales de CPVC Corzan® son menos propensos a estas influencias y permiten especificar un tubo más estrecho:

  • El CPVC tiene uno de los mejores Factores C de Hazen-Williams de cualquier material de tubería, y mantiene ese factor durante toda su vida útil.
  • El policloruro de vinilo clorado es resistente a la corrosión ya que es inerte a los ácidos, bases y sales que consumen al metal.
  • El CPVC no permite la escala, ya que los iones que se unen a las tuberías de metal no son atraídos a los termoplásticos.

 

¿Te interesa conocer las capacidades del CPVC Corzan® para reducir la fricción? Nuestro equipo de especialistas está disponible para ofrecerte una consulta gratuita si tienes alguna pregunta o próximos proyectos que desees discutir.

 

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