7. Perdidas menores
El fluido en un sistema de tubería típico pasa a través de varias uniones o también conocidas como accesorios, dentro de los que se destacan:
* Válvulas * Flexiones * Codos * Ramificaciones
en "T" *Entradas *Salidas *Ensanchamientos *Contracciones
Dichos accesorios presentes en las tuberías interrumpen el suave flujo del fluido y provocan pérdidas adicionales de energía mecánica debido al fenómeno de separación y mezcla del flujo que producen.
En un sistema típico, con tubos largos, estas pérdidas son menores en comparación con la pérdida de carga por fricción en los tubos (las pérdidas mayores) y se llaman pérdidas menores. La pérdida de carga se puede definir como:
"la altura adicional que el fluido necesita para elevarse por medio de una bomba con la finalidad de superar las pérdidas por fricción en la tubería. La pérdida de carga se produce por la viscosidad y se relaciona directamente con el esfuerzo de corte de la pared del tubo"
PÉRDIDAS MENORES
Las pérdidas menores se expresan en términos del coeficiente de pérdida KL (también llamado coeficiente de resistencia), definido como:
Donde:
- hL= es la pérdida de carga menor irreversible adicional en el sistema de tuberías provocado por la inserción del accesorio.
- V= velocidad
- g= constante gravitacional (g=9.81m/s^2)
Tuberías con diámetro constante
Para una tubería con diámetro constante, es decir, que no hay reducciones o ensanchamientos, el coeficiente de perdidas menores se expresa como:
Donde:
- /\PL=la caída de presión para el caso con el accesorio menos la caída de presión de sección recta.
- p= densidad.
- V=Velocidad.
Perdida menor de carga menor irreversible
Se originan debido a los remolinos turbulentos, estos remolinos desperdician energía mecánica debido a que se disipan en forma de calor y es provocado por la inserción del accesorio, definiéndose como:
Donde:
- /\PL= Caída de presión para el caso con accesorio menos la caída de presión de sección recta.
- p= densidad.
- g=constante gravitacional (g=9.81 m/s^2)
*Perdida menor de carga en función del coeficiente de pérdida para un accesorio
Donde:
- KL= coeficiente de pérdida.
- V= velocidad.
- g= constante gravitacional (g=9.81 m/s^2)
*Perdida menor de carga en función de
longitud equivalente Lequiv
La pérdida de carga provocada por un accesorio (como la válvula de ángulo que se muestra en Figura 7.1) equivale a la pérdida de carga provocada por una sección de la tubería cuya longitud es la longitud equivalente (Figura 7.2).
Donde:
f= Factor de fricción.
D= Diámetro de tubería que contiene el accesorio.
KL= coeficiente de pérdida.
Caída de presión en tuberías
Se basa en la pérdida irreversible adicional de energía mecánica que de otro modo no existiría si el accesorio no estuviese ahí. Definiéndose como:
Donde:
- P1= presión en la sección inicial 1
- P2= Presión en la sección final 2
Pérdida de carga total
Cuando ya estén disponibles todos los coeficientes de pérdida, la pérdida de carga total en un sistema de tubería se determina con las siguientes ecuaciones:
PÉRDIDA DE CARGA TOTAL GENERAL
Donde:
i = cada tramo de tubería
j = cada accesorio que provoca una pérdida menor
PÉRDIDA DE CARGA TOTAL A DIAMÉTRO CONSTANTE
Donde:
- V= Velocidad de flujo promedio a través del sistema
- V=cte debido a D=cte