Cálculo de pérdidas de carga en circuitos hidráulicos

Cálculo de caídas de presión en circuitos hidráulicos.

Cálculo de pérdidas de carga totales en el circuito hidráulico de agua fría o caliente.

Este programa creado por Itieffe, representa un recurso importante para los profesionales de la ingeniería hidráulica, técnicos de agua, diseñadores y cualquier persona involucrada en el diseño y optimización de sistemas hidráulicos complejos. Esta herramienta fue desarrollada para simplificar el cálculo de las caídas de presión ubicadas dentro de los circuitos hidráulicos, lo que permite un diseño más preciso y la optimización del rendimiento del sistema.

Las caídas de presión son un factor clave en el diseño de sistemas hidráulicos, influyendo en la distribución, la presión, el flujo y la eficiencia energética del agua. Un conocimiento profundo de estas pérdidas es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas, evitando el desperdicio de energía, costes excesivos y problemas operativos.

Dentro de este programa, exploraremos un conjunto de herramientas y características diseñadas para facilitar el cálculo de caídas de presión localizadas en circuitos hidráulicos complejos. Te guiaremos en el uso de este programa, brindándote instrucciones claras y ejemplos prácticos que te permitirán aplicar este conocimiento en situaciones reales.

Los aspectos más destacados de este programa incluyen la posibilidad de ingresar datos específicos del circuito hidráulico, tales como: tipo de resistencias localizadas, diámetro y velocidad del agua. A partir de estos datos, el programa calculará automáticamente las caídas de presión, proporcionando resultados precisos y detallados para cada segmento del circuito. Además, el programa ofrece la flexibilidad de ejecutar simulaciones en varios escenarios, lo que le permite comparar diferentes opciones de diseño y encontrar la solución óptima.

Diseñar sistemas de plomería eficientes es crucial en una amplia gama de industrias, desde el suministro de agua hasta aplicaciones industriales y calefacción/refrigeración de edificios. Este programa tiene como objetivo simplificar el proceso de cálculo de caídas de presión localizadas, ahorrándole tiempo valioso y ayudando a mejorar la calidad y eficiencia de sus proyectos de plomería.

Cálculo de caídas de presión en circuitos hidráulicos.

La pérdida de carga de un circuito hidráulico es la resistencia que opone al flujo de fluidos en su interior. El total absoluto de todas las caídas de presión se denomina "Cabeza del circuito".

La prevalencia es la fuerza que debe tener la electrobomba para vencer las caídas de presión del circuito y hacer circular la cantidad de agua requerida en la unidad de tiempo (dependiendo de la variación de temperatura elegida) en su interior.

El cálculo de la altura se realiza considerando el circuito más desfavorecido, que es el circuito que ofrece la mayor resistencia absoluta al movimiento del fluido.

Se suman todas las caídas de presión en las tuberías que van del generador de calor (o enfriadora) al usuario más desfavorecido (caudal + retorno). Su total se sumará al total de las pérdidas de carga localizadas (curvas, variaciones de sección, válvulas, terminales, generador, etc.).

Su total es la "Prevalencia del circuito".

Desglose de pérdidas

Pérdidas de presión continuas

Son las pérdidas de carga (o presión) que sufre un fluido que se desplaza por un conducto por resistencias continuas, por el rozamiento interno del propio líquido y por el rozamiento externo por la rugosidad del conducto.

Las pérdidas de carga continuas se pueden expresar tanto en unidades de presión (pascal o bar) como en altura del fluido (metros o milímetros de columna de agua).

Es conveniente expresar su valor refiriéndose a una unidad de longitud de conducto (en sistemas de plomería, normalmente: metro).

Las pérdidas de carga continuas se pueden calcular con la siguiente fórmula general:

r = unidad de pérdida de carga (Pa / m)

Fa = factor de fricción (adimensional)

D = diámetro interno del conducto (m)

ρ = densidad del fluido (kg / m³)

v = velocidad media del fluido (m / s)

Caídas de presión localizadas

Son las pérdidas de carga (o presión) que sufre un fluido que se desplaza a través de un conducto por resistencias accidentales e irregularidades de recorrido (reducciones o ensanchamientos, curvas, válvulas, dispositivos de regulación, calderas, enfriadores de agua, terminales). , etc.).

Las pérdidas de carga localizadas se pueden determinar utilizando uno de los siguientes métodos de cálculo:

directo: que se basa en la determinación de un coeficiente cuyo valor depende de la forma de la resistencia accidental;
caudales nominales: que se refiere (para cada resistencia) al caudal correspondiente a una caída de presión unitaria (1 bar o 0,01 bar);
Longitudes equivalentes: que reemplaza cualquier resistencia accidental con una longitud equivalente de tubería, que sea capaz de dar la misma caída de presión.

Todos nuestros cálculos se realizarán mediante el "método directo" utilizando la siguiente fórmula:

z = caída de presión localizada (mm ca)

ξ = coeficiente de pérdida localizado (adimensional)

ρ = densidad del fluido (kg / m³⁾

v = velocidad de flujo promedio (m / s)

Cálculo de caídas de presión en circuitos hidráulicos.

Folleto de resistencias localizadas

Pérdidas totales de carga

Son las pérdidas de carga (o presión) que sufre un fluido que se mueve a través de un conducto debido a una resistencia continua y localizada.

Por ejemplo, en un sistema de calefacción de circulación forzada, son las presiones las que se oponen al trabajo de las bombas eléctricas.

El valor de las pérdidas totales de carga se determina sumando las pérdidas de carga continuas y localizadas.

Cabe señalar, sin embargo, que el valor así obtenido no es un valor determinado, porque está influenciado por la incertidumbre con la que varios parámetros ingresan a los cálculos:

el diámetro de las tuberías puede variar debido a las tolerancias de producción, debido a la formación de incrustaciones o al depósito de piedra caliza;
la viscosidad es un parámetro no siempre bien conocido, especialmente cuando se mezcla con líquidos anticongelantes;
la rugosidad es un factor difícil de determinar y varía significativamente con el tiempo;
la instalación de las tuberías se puede realizar con uniones mal soldadas (con rebabas internas) o con curvas demasiado estrechas y aplastadas;

El desarrollo de la red de distribución puede tener lugar con variaciones durante la construcción, debido a interferencias con otras plantas u otros obstáculos no previstos en el proyecto.

Tras este breve prefacio, comenzamos a analizar el programa: "Cálculo de caídas de carga en circuitos hidráulicos", y cómo analiza y calcula las caídas de carga localizadas.

Indicaciones resaltadas en rojo

ρ = densidad del fluido: kg/m³. El valor corresponde a una temperatura de 80 °C. Usando la flecha puede conectarse a un programa que calcula otras temperaturas. El resultado que da se multiplica por 1.000;
aquí es posible, a través de un menú desplegable, insertar las resistencias en juego, cuidando de insertar las que conectan los puntos A y B del circuito más desfavorecido;
Las flechas muestran respectivamente los enlaces a los programas “Dimensionamiento de redes de tuberías de cobre y acero” que serán discutidos a continuación;
Debe introducirse el valor calculado con el programa indicado anteriormente. Nota: también puede hacer lo contrario, es decir, llevar el valor calculado con este programa al del dimensionamiento de las redes;
Resultado de la prevalencia indicado en las diferentes unidades de medida;
La sección de prueba insertada puramente como una indicación.

Como ejemplo, hemos decidido realizar los cálculos en un circuito realizado con tubos de cobre (también es posible utilizar otros con tubos de acero en milímetros y pulgadas).

A continuación se indica, como a través del programa "Dimensionamiento de redes de tuberías de cobre.", Es posible calcular las pérdidas de carga de las tuberías implicadas:

Una vez ingresados los valores de diseño en el circuito analizado, es suficiente reportar el valor encerrado en un círculo rojo, en el punto 4 del programa:

Con estos sencillos pasos calculamos la altura total del circuito hidráulico en cuestión que, en este caso, es: 5.364 mm aprox.

También calculamos el caudal que debe tener la electrobomba para hacer circular el agua en el circuito con un diferencial de temperatura entre ida y retorno de 10°C (Δt) con el programa: "Dimensionamiento de electrobombas"

Con todos los resultados disponibles, también es fácil determinar la potencia eléctrica requerida por la bomba eléctrica, que se puede calcular con el siguiente programa: "Cálculo de potencia de bombas eléctricas..