Tuberías y Conexiones
Al diseñar un sistema de tuberías industriales, es importante conocer la capacidad de carga y la pérdida de fricción para el material de tuberías. Las tablas en la parte inferior de esta página detallan esta información para las tuberías de Corzan® CPVC Cédula 40 y 80. Las fórmulas que explican cómo se calcularon estos valores se encuentran más abajo.
Velocidad Lineal del Flujo de Fluido
La velocidad lineal de un flujo que fluye en una tubería se calcula a partir de:
Los valores en la siguiente tabla son precisos para todos los fluidos.
La velocidad de flujo lineal en un sistema debería estar limitada generalmente a 5 pies/seg. Para aplicaciones industriales, particularmente para los tamaños de tubería de 6 pulgadas o más.
Factor C de Hazen-Williams
Una gran ventaja con la que cuenta la tubería Corzan® CPVC sobre la tubería metálica es una superficie interior lisa, la cual es resistente a la formación de sarro y suciedad. Esto significa que las pérdidas de presión por fricción en el flujo de fluido se minimizan desde el inicio y no aumentan de manera significativa a medida que el sistema se desgasta, tal como puede ser el caso con las tuberías de metal sujetas a formación de sarro.
La fórmula de Hazen-Williams es el método generalmente aceptado para calcular las pérdidas de carga de fricción en los sistemas de tuberías. Los valores de pérdida de carga de fricción en las siguientes tablas de flujo de fluido se basan en esta fórmula y el constante de dureza de superficie de las tuberías de Corzan® CPVC de C = 150.
A modo de referencia, las constantes de rugosidad de la superficie para materiales de tuberías nuevos y antiguos se dan a continuación.
Pérdida de Carga de Fricción en Tuberías
Las características de flujo del agua que fluye a través de los sistemas de tuberías se ven afectadas por diversos factores incluyendo la configuración del sistema, el tamaño y la longitud de la tubería, la fricción en la tubería y las superficies de conexión, etc.
Estos y otros factores causan una reducción en la presión (pérdida de carga, también expresada en caída de presión) en la longitud del sistema. Esta sección se refiere solo a las pérdidas de carga que resultan de las fuerzas de fricción en varios tamaños de tuberías y conexiones de Corzan® CPVC.
La siguiente fórmula se utilizó para calcular las velocidades del agua, las pérdidas de carga y las caídas de presión en función de las velocidades de flujo. Los resultados se dan en las tablas a continuación para las tuberías de Cédulas 40 y 80. La fórmula de Hazen-Williams se puede utilizar para describir adecuadamente estas pérdidas.
Un ft de agua = 0.4335 Psi
Pérdida de Carga de Fricción en Conexiones
Las pérdidas de carga en las conexiones se calculan a partir de la longitud equivalente de tuberías rectas que producirían la misma pérdida de fricción en el fluido. Las longitudes equivalentes de tuberías para conexiones comunes se proporcionan a continuación.
Longitud Equivalente de Tubería (pies)
Los datos proporcionados en esta tabla son para referencia únicamente. Consulte la literatura del fabricante de la conexión para mayor información.
Pérdida de Carga de Fricción en Válvulas y Filtros
La caída de presión en las válvulas y filtros se calcula utilizando válvulas de coeficiente de flujo, las cuales se publican por el fabricante de la válvula. La ecuación para calcular la caída de presión de esta manera es:
Los coeficientes de flujo típicos para las diferentes válvulas y filtros se pueden encontrar en la literatura del fabricante de la válvula/filtro. Las caídas de presión para fluidos que no sean agua pueden calcularse multiplicando el valor calculado a partir de la ecuación anterior por la gravedad específica del fluido.
Pico de Presión Máximo – Golpe de Ariete
Cada vez que se cambia la velocidad de flujo de un fluido en una tubería, se produce un pico de presión conocido como golpe de ariete. Cuanto más larga sea la línea y más rápido se mueva el fluido, mayor será el choque hidráulico.
El golpe de ariete puede ser causado al abrir o cerrar una válvula, al iniciar o detener una bomba, o el movimiento del aire atrapado a través de la tubería.
El pico de presión de golpe de ariete máximo se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
Los valores en las siguientes tablas de flujo de fluidos se basan en esta fórmula a 73°F (23°C) con la suposición de que el agua que fluye a una velocidad dada de galones por minuto se detiene repentina y completamente. A 180°F (82.2°C), el pico de presión es aproximadamente un 15% menor. El valor de los fluidos que no sean agua se puede aproximar multiplicando por la raíz cuadrada de la gravedad específica del fluido.
EL PICO DE PRESIÓN DE GOLPE DE ARIETE MÁS LA PRESIÓN OPERATIVA DEL SISTEMA NO DEBERÁ SER MAYOR A 1.5 VECES LA CLASIFICACIÓN DE PRESIÓN DE TRABAJO RECOMENDADA DEL SISTEMA
Con el fin de minimizar el choque hidráulico debido al golpe de ariete, la velocidad lineal del flujo de fluido debe limitarse generalmente a 5 pies/s, especialmente para tamaños de tubería de 6 pulgadas. o más. La velocidad al arrancar el sistema debe limitarse a 1 pie/s durante el llenado hasta que se asegure que todo el aire se ha eliminado del sistema y la presión ha llegado a las condiciones de operación.
No se debe permitir que el aire se acumule en el sistema mientras está en funcionamiento. No debe permitirse que las bombas extraigan aire.
Cuando sea necesario, se puede usar equipo de protección adicional para evitar daños por golpes de ariete, los cuales pueden incluir válvulas de alivio de presión, amortiguadores, supresores de sobretensiones y válvulas de descarga de aire de vacío.
