Perda de carga

A perda de carga nun tubo ou canal, é a perda de enerxía dinámica do fluído debido á fricción das partículas do fluído entre si e contra as paredes da tubaxe que as contén. As perdas poden ser continuas, ao longo de condutos regulares, ou accidentais ou localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estreitamento, un cambio de dirección, a presenza dunha válvula etc. Condución de líquidos
Perda de carga en conduto rectilíneo
Se o fluxo é uniforme, é dicir, que a sección é constante, e polo tanto a velocidade tamén é constante (principio de Bernoulli), entre dous puntos pódese escribir a seguinte fórmula: y 1 + P 1 ρ g
y 2 + P 2 ρ g + ∑ λ {\displaystyle y_{1}+{\frac {P_{1}}{\rho g}}
y_{2}+{\frac {P_{2}}{\rho g}}+\sum _{}^{}\lambda } onde: g {\displaystyle \ g}
constante gravitatoria; y i {\displaystyle \ y_{i}}
altura xeométrica na dirección da gravidade na sección i
1 {\displaystyle \ i
1} ou 2 {\displaystyle \ 2}; P {\displaystyle \ P}
presión ao longo da liña de corrente; ρ {\displaystyle \ \rho }
densidade do fluído; ∑ λ {\displaystyle \ \sum _{}^{}\lambda }
perda de carga; ∑ λ
J. L {\displaystyle \ \sum _{}^{}\lambda J. L}; sendo L {\displaystyle \ L} a distancia entre as seccións 1 e 2; e, J {\displaystyle \ J} a variación na presión manométrica por unidade de lonxitude ou pendente piezométrica, valor que se determina empiricamente para os diversos tipos de material, e é función do radio hidráulico e da rugosidade das paredes e da velocidade media da auga.
Expresións prácticas para o cálculo
Para tubos cheos, onde R
D 2 {\displaystyle \ R
{\frac {D}{2}}}, a fórmula de Bazin transfórmase en: J
0, 000857 ⋅ ( 1 + 2 γ D ) 2 ⋅ q 2 D 5 {\displaystyle \ J
0, 000857\cdot \left(1+{\frac {2\gamma }{\sqrt {D}}}\right)^{2}\cdot {\frac {q^{2}}{D^{5}}}} Os valores de γ {\displaystyle \ \gamma } son: 0, 16 para tubos de aceiro sen soldadura
0, 20 para tubos de cemento
0, 23 para tubos de ferro fundido
Simplificando a expresión anterior para tubos de ferro fundido: J
0, 0019 ⋅ q 2 ⋅ D − 5, 32 {\displaystyle \ J
0, 0019\cdot q^{2}\cdot D^{-5, 32}} A fórmula de Kutter, da mesma forma pódese simplificar: Con m
0, 175; J
0, 0012 ⋅ q 2 ⋅ D − 5, 26 {\displaystyle \ J
0, 0012\cdot q^{2}\cdot D^{-5, 26}} Con m
0, 275; J
0, 0016 ⋅ q 2 ⋅ D − 5, 26 {\displaystyle \ J
0, 0016\cdot q^{2}\cdot D^{-5, 26}} Con m
0, 375; J
0, 0020 ⋅ q 2 ⋅ D − 5, 26 {\displaystyle \ J 0, 0020\cdot q^{2}\cdot D^{-5, 26}}
Perdas de carga localizadas
As perdas de carga localizadas ou accidentais exprésanse como unha fracción ou un múltiplo da chamada "altura de velocidade" da forma: h v
K ( V 22 g ) {\displaystyle \ h_{v}
K\left({\frac {V^{2}}{2g}}\right)} Onde: h v {\displaystyle \ h_{v}}
perda de carga localizada; V {\displaystyle \ V}
velocidade media da auga, antes ou despois do punto singular, conforme o caso; K {\displaystyle \ K} coeficiente determinado en forma empírica para cada tipo de punto singular
A seguinte táboa é dalgúns dos valores de K para diferentes tipos de puntos singulares: Condución de gases
O diámetro dun tubo para condución de gas escóllese en función da densidade deste, a caída de presión admisible e a velocidade de circulación do mesmo. A presión do gas no interior dun tubo polo que circula vai diminuíndo por efecto da fricción coas paredes. Para o cálculo da perda de carga empréganse as chamadas fórmulas de Renouard que permiten calcular a caída de presión entre dous puntos en termos da densidade, o diámetro do tubo, o caudal e a lonxitude da mesma. Para presións medias (0, 05 bar < P < 5 bar) a fórmula de Renouard correspondente é: P A 2 − P B 2
51, 5 ⋅ d c L c Q 1, 82 D 4, 82 {\displaystyle P_{A}^{2}-P_{B}^{2}
51, 5\cdot d_{c}L_{c}{\frac {Q^{1, 82}}{D^{4, 82}}}} Onde: d c {\displaystyle d_{c}\, } é a densidade corrixida do gas (propano dc
1, 16, butano dc
1, 44). L c {\displaystyle L_{c}\, } é a lonxitude dun tramo recto de condución en [m]. Q {\displaystyle Q\, } é o caudal en [m3/h]. D {\displaystyle D\, } é o diámetro interior en [mm].
Para baixas presións (P < 0, 05 bar) a expresión usada é: P A − P B
25076 ⋅ d c L c Q 1, 82 D 4, 82 {\displaystyle P_{A}-P_{B}
25076\cdot d_{c}L_{c}{\frac {Q^{1, 82}}{D^{4, 82}}}}