La caída de presión (a menudo abreviada como "dP" o "ΔP") [1] se define como la diferencia en la presión total entre dos puntos de una red que transporta fluido. Una caída de presión ocurre cuando las fuerzas de fricción , causadas por la resistencia al flujo, actúan sobre un fluido a medida que fluye a través de un conducto (como un canal, tubería o tubo ). Esta fricción convierte parte de la energía hidráulica del fluido en energía térmica (es decir, energía interna ). Dado que la energía térmica no se puede convertir de nuevo en energía hidráulica, el fluido experimenta una caída de presión, como lo requiere la conservación de la energía . [2]
Los principales determinantes de la resistencia al flujo de fluidos son la velocidad del fluido a través de la tubería y la viscosidad del fluido . La caída de presión aumenta proporcionalmente a las fuerzas de corte por fricción dentro de la red de tuberías. Una red de tuberías que contenga una alta rugosidad relativa , así como muchos accesorios y juntas de tuberías, convergencia de tubos, divergencia, giros, rugosidad de la superficie y otras propiedades físicas afectarán la caída de presión. Las altas velocidades de flujo o las altas viscosidades de fluidos dan como resultado una mayor caída de presión a lo largo de una sección de tubería, válvula o junta de codo. La baja velocidad dará como resultado una menor (o ninguna) caída de presión. El fluido también puede ser bifásico como en el transporte neumático con un gas y un sólido; en este caso, la fricción del sólido también debe tenerse en cuenta para calcular la caída de presión. [3]
El fluido en un sistema siempre fluirá desde una región de mayor presión a una región de menor presión, suponiendo que tenga un camino para hacerlo. [4] En igualdad de condiciones, una mayor caída de presión conducirá a un mayor flujo (excepto en casos de flujo estrangulado ). [5]
La caída de presión de un sistema determinado determinará la cantidad de energía necesaria para transportar fluido a través de ese sistema. Por ejemplo, podría requerirse una bomba más grande para mover una cantidad determinada de agua a través de tuberías de diámetro más pequeño (con mayor velocidad y, por lo tanto, mayor caída de presión) en comparación con un sistema con tuberías de diámetro más grande (con menor velocidad y, por lo tanto, menor caída de presión). [6]
La caída de presión está relacionada inversamente con el diámetro de la tubería a la quinta potencia. [7] Por ejemplo, reducir a la mitad el diámetro de una tubería aumentaría la caída de presión en un factor de (por ejemplo, de 2 psi a 64 psi), asumiendo que no hay cambios en el flujo.
La caída de presión en las tuberías es directamente proporcional a su longitud; por ejemplo, una tubería con el doble de longitud tendrá el doble de caída de presión, dado el mismo caudal. [8] Los accesorios de tuberías (como las uniones en forma de codo y en T) generalmente generan una mayor caída de presión que las tuberías rectas. Por ello, se han desarrollado varias correlaciones para calcular la longitud equivalente de los accesorios. [9]
Algunas válvulas están provistas de un coeficiente de flujo asociado , comúnmente conocido como C v o K v . El coeficiente de flujo relaciona la caída de presión, el caudal y la gravedad específica para una válvula determinada. [10]
Existen muchos cálculos empíricos para calcular la caída de presión, incluidos:
