influencia_presión_tuberias_conductos

1. INFLUENCIA DE LA PRESIÓN EN LA CIRCULACIÓN DE LOS FLUIDOS.

En las maquinas frigoríficas existe un fluido que circula por las tuberías y juega un papel importante en su funcionamiento. Para que el fluido se mueva de un punto a otro tiene que existir una diferencia de presión entre ambos y el fluido se moverá de la zona de alta presión a la de baja. Este movimiento se mantendrá mientras exista diferencia de presiones. En un fluido en reposo, la presión actúa sobre las paredes de la tubería en todas las direcciones con la misma intensidad recibiendo el nombre de presión estática. Con el fluido en movimiento por la tubería o conducto, aparece además una presión como resultado de la velocidad del fluido y se ejerce en la dirección del movimiento. Se le conoce como presión dinámica. Cuando el fluido que se transporta es el aire, como ocurre en climatización, mediante un ventilador impulsamos el aire por el conducto, siendo la presión estática máxima cuando el aire sale del ventilador, y va disminuyendo en función del rozamiento con las paredes del conducto, hasta ser prácticamente nula en la salida. Esta pérdida de presión (también llamada pérdida de carga o caída de presión) se mide en mm.c.a./m (milímetros de columna de agua por metro) o Pa/m (Pascales por metro). Recuerda: 1 mm.c.a. = 10 Pa = 10 N/m2 = 1 kg/m2 La presión estática es la magnitud que aparece en los catálogos de ventilación en la curva característica de un ventilador, encargado de poner en circulación el aire por los conductos. El ventilador impulsa la masa de aire imprimiéndole una velocidad que crea una fuerza por unidad de superficie que se manifiesta solamente en la dirección del aire. Es la presión dinámica, la cual depende de la velocidad y la densidad del fluido (el aire). v2 Pd = Pd = Presión dinámica (mm c.a.). 16 ,3 v = Velocidad del aire (m/s). Por lo tanto, podemos decir que la presión dinámica se utiliza para crear y mantener la velocidad del aire dentro del conducto hasta el punto de descarga. No obstante, como a lo largo del conducto la masa de aire transportada en la unidad de tiempo es constante, la velocidad varía en cada cambio de sección del conducto, hasta su salida o hasta la distribución del aire en las bifurcaciones. A la suma de la presión dinámica y la presión estática la denominamos presión total, esto es:

Pt = Pe + P d Podemos considerar dos situaciones:

• •

Pt = Pd Pt = Pe

Cuando no exista rozamiento. Cuando no exista circulación de aire por el conducto.

Como equipo de medida se utilizan tubos de pitot, como se indica en la figura siguiente.

Fig. 1: Presión estática, dinámica y total en un conducto de aire.

1

Presión disponible. Es la presión estática indicada en el catálogo de los fabricantes de equipos de aire acondicionado, que suministra el ventilador de impulsión para vencer la resistencia que ofrece la red de conductos.

1.1 Pérdida de carga

Supongamos que se tiene un sistema como el representado en la figura 2. Está constituido por un depósito de gran volumen conectado a varios tubos verticales. Al estar el fluido en reposo el nivel de líquido en todos los tubos es el mismo debido al principio de los vasos comunicantes. Si el fluido se pone en movimiento, manteniendo el nivel del depósito, se podrá observar cómo éste disminuye en los tubos a medida que nos alejamos del mismo. Esto se debe a que el fluido en su desplazamiento va perdiendo, gradualmente, presión.

Fig. 2: Perdida de presión al circular un fluido por una tubería . Esta pérdida de presión tiene su origen en el hecho de que cuando un fluido circula por una conducción, tiene que vencer una resistencia y en este esfuerzo invierte parte de la presión que tiene. A esta presión se la denomina pérdida de carga, pérdida de presión, o caída de presión. Consulta la Ley de Ohm en electricidad y veras la similitud que existe entre:

TENSION == PRESION INTENSIDAD == CAUDAL RESISTENCIA ELECTRICA == RESISTENCIA MECANICA

La pérdida de carga se debe tener en cuenta al diseñar, explotar y mantener una instalación por la que circula un fluido, ya que si la presión aplicada a la misma es menor que su pérdida de carga, el fluido en circulación, no llegará a los puntos más alejados del circuito. Una pérdida de carga elevada significa un aumento del consumo energético y una disminución de la eficiencia de las instalaciones. Para poder reducir la pérdida de carga a continuación te muestro los factores que provocan el aumento de la misma, estos son:

•

El diámetro de las conducciones. Mientras menor sea, mayor será la pérdida de carga. La forma de la sección de las conducciones. Un conducto circular produce menos pérdida de carga que uno rectangular. En estos últimos mientras más cuadrada sea su sección, más cercana al círculo como forma será y menor pérdida de carga tendrá el fluido en circulación.

•

La longitud de las conducciones. Mientras mayor sea el recorrido mayor será la pérdida de carga. Se debe elegir siempre el recorrido más corto.

•

Cambios de dirección. Cada cambio de dirección en el recorrido de la tubería o conducto introduce una pérdida de carga adicional que debes de evitar siempre que sea posible.

2

•

Los accesorios. Las válvulas, reducciones, filtros, etc., provocan pérdidas de carga adicionales, por tanto, debes de instalar los necesarios.

•

La rugosidad de la superficie interior de las conducciones. Mientras más rugosas sean las superficies interiores de los conductos o tuberías mayor será el rozamiento y como consecuencia aumentará la pérdida de carga.

•

La viscosidad del fluido. La pérdida de carga aumenta con la viscosidad.

•

La circulación ascendente o descendente. En el caso de los líquidos al moverse en contra de la gravedad, experimentan la resistencia de esta fuerza perdiendo presión. Cuando circulan hacia abajo la fuerza de gravedad reduce las pérdidas de carga.

•

La velocidad de fluido. La pérdida de presión aumenta con la velocidad. Al aumentar ésta, el fluido se hace más turbulento, lo que incrementa las pérdidas de carga.

3