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Caída de presión

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, también se debe tener en cuenta la fricción del sólido para calcular la caída de presión. [3]

Aplicaciones

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 un fluido a través de ese sistema. Por ejemplo, podría ser necesaria 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]

Cálculo de la caída de presión

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 T y en codo) 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:

Véase también

Referencias

  1. ^ "Presión diferencial (dp o dP)". Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos . Consultado el 30 de diciembre de 2022 .
  2. ^ Hardee, Ray (13 de abril de 2015). "Cálculo de la pérdida de carga en una tubería". Bombas y sistemas .
  3. ^ "Cálculo de caída de presión en transporte neumático - fase diluida - PowderProcess.net". www.powderprocess.net .
  4. ^ "P: ¿Es realmente causado por el efecto Bernoulli?". Asociación Nacional de Enseñanza de las Ciencias . Consultado el 30 de diciembre de 2022 .
  5. ^ Andrews, Kyle. "Caída de presión de gas: 9 cosas que los productores deben saber". Kimray Inc. Recuperado el 30 de diciembre de 2022 .
  6. ^ "¿QUÉ ES LA CAÍDA DE PRESIÓN Y CÓMO AFECTA A SU SISTEMA DE PROCESAMIENTO?". CSI Designs . Consultado el 30 de diciembre de 2022 .
  7. ^ "Flujo en tuberías Diámetro de tubería, ecuación de Bernoulli, caída de presión, factor de fricción". Pipeflowcalculations.com . Consultado el 30 de diciembre de 2022 .
  8. ^ "Pérdida de presión en la tubería". Neutrium . Consultado el 30 de diciembre de 2022 .
  9. ^ "Pérdida de presión de los accesorios: método de longitud equivalente". Neutrium . Consultado el 30 de diciembre de 2022 .
  10. ^ "Boletín técnico sobre dimensionamiento de válvulas" (PDF) . Swagelok . Consultado el 30 de diciembre de 2022 .

Enlaces externos