Bernoulli, la presión en las tuberías y la pérdida de carga (III).

VELOCIDAD.

Es muy interesante comprender que influencia tiene la velocidad del fluido en la tubería en los tres conceptos estudiados hasta el momento. Conocemos la normativa vigente (CTE DB HS 4. Suministro de agua) y que establece 2 m/s como límite superior de velocidad para las tuberías metálicas y 3,5 m/s para las plásticas (el límite inferior es 0,5 m/s en ambos casos), pero, ¿Cómo influye en las presiones?

Las dos primeras enumeradas, la presión estática y la altura se han definido con el fluido en reposo, por lo tanto que éste se mueva no afecta lo más mínimo. Sin embargo la presión dinámica se calcula con una fórmula en la que la velocidad está elevada al cuadrado.

El aumento de la velocidad de circulación de un fluido en una tubería ocasiona que aumente mucho más rápidamente la presión dinámica. Y hay que recordar que la velocidad de un fluido depende del diámetro de la tubería que se use. Para un caudal determinado, cuanto más pequeño sea el diámetro mayor será la velocidad del fluido.

 PERDIDA DE CARGA O DE PRESION.

La presión dinámica, la velocidad, son conceptos que es necesario explicar y comprender para entender la pérdida de carga.

Cuando está circulando un fluido por una tubería, la superficie interior de la misma “frena” el fluido. Como un patinador sobre hielo, cuanto más lisa esté la superficie sobre la que se desliza más lejos llegará tras el impulso.

La fórmula que se usa para calcular la pérdida de presión comparte muchos términos con la fórmula de la presión dinámica. Podría decirse que numéricamente es una parte de la presión dinámica (aunque en realidad resta presión estática). Como ésta, la pérdida de carga aumenta con el cuadrado de la velocidad, así que a medida que aumenta la velocidad la pérdida de carga se dispara.

En las instalaciones de suministro de agua no suele ser muy importante la pérdida de presión en comparación con los otros términos de la ecuación de Bernoulli, pero desde mi punto de vista es conveniente tenerla siempre en cuenta ya que un solo tramo mal dimensionado puede ocasionar problemas.

El gráfico de la figura da una idea del significado físico de la pérdida de carga.

perdida de carga grafico

Durante el dimensionamiento de una instalación es conveniente que la velocidad del fluido no se acerque a los límites superiores reglamentarios. De este modo se contendrán las pérdidas de carga.

No me gustaría rematar este recordatorio sin hablar de las unidades de uso habitual en presión. El RD 2032/2009 establece como unidad para la presión el Pascal. Esta unidad es muy pequeña por lo que está siendo cada vez más habitual encontrar en los catálogos el kPa. Sin embargo tradicionalmente se han usado el bar, el kg/cm2 y el mca.

La conversión (redondeada) de estas unidades sería:

 1 bar = 1 kg/cm2 = 10 mca = 100 kPa.

Parte I, Parte II.

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