Pérdidas de carga o pérdidas de presión
Índice de contenido:
- Concepto de pérdida de carga
- Factores de los que depende
- Tipos: singulares y continuas
- Pérdidas entre 2 puntos
- Ecuación de Darcy-Weisbach
- Aplicaciones del teorema de Bernoulli
Concepto
Se suponía al hablar del teorema de Bernoulli, el líquido era ideal, pero en realidad, los líquidos no son ideales, tienen viscosidad. Esto modifica las cuestiones anteriores provocando unas pérdidas de carga que se llaman pérdidas de carga o pérdidas de presión, que son proporcionales a la longitud de la tubería y al cuadrado de la velocidad.
Factores de los que depende
Estas pérdidas de carga dependen de:
- La viscosidad del fluido.
- Tipos de tubería (rugosidad, estrangulamientos, etc.).
- La cantidad y calidad de los codos, válvulas, racores y otros elementos que perturben la circulación.
- Diámetro de la tubería.
- Largo de la tubería a la cual son directamente proporcionales:
- Son directamente proporcionales al cuadrado del caudal.
- Son inversamente proporcionales al diámetro de la tubería.
- Son directamente proporcionales a la longitud de la tubería.
En las instalaciones contraincendios normalmente no hay intercalados ni motores ni bombas, por lo que si eliminamos Hb y Hm, el cambio que introduce la ecuación de la energía respecto a la de Bernoulli viene dado por las pérdidas de carga (Hf).
Tipos de pérdidas
| Tipo | Descripción |
|---|---|
| Pérdidas singulares o secundarias | Debidas a turbulencias al pasar por puntos singulares como codos, bifurcaciones, reducciones, racores. Se desprecian si suponen menos del 5% del total o si la distancia entre singularidades es mayor de 1000 veces el diámetro interior. |
| Pérdidas continuas o principales | Por rozamiento del fluido con la manguera y consigo mismo debido a su viscosidad. Son constantes a lo largo de la instalación. |
Las pérdidas de carga entre 2 puntos son el producto de la distancia entre ellos y del gradiente hidráulico o pérdida de carga por unidad de longitud.
Ecuación de Darcy-Weisbach
Para calcular las pérdidas de carga en bomberos utilizamos la ecuación de Darcy-Weisbach en función del caudal:
Concepto crítico de examen:
El factor que más influye en la pérdida de carga es el diámetro de la manguera, al estar elevado a la quinta potencia.
Aplicaciones del teorema de Bernoulli
1. Efecto Venturi
Al circular un fluido por una tubería con un estrechamiento, como el caudal es constante debe aumentar la velocidad. Si aumenta la velocidad, la presión disminuye y se genera succión.
2. Ecuación de descarga (Torricelli)
Permite calcular la velocidad por la que saldrá un fluido por el orificio de un depósito por gravedad o por la lanza de impulsión.
3. Reacción en punta de lanza
Según acción-reacción, el agua impulsada genera una fuerza contraria.
R = reacción en lanza (Kg)
ø = diámetro en cm²
PL = presión en lanza (kg/cm²)
Fuerza de reacción máxima:
Para 1 bombero: 266 KN
Para 2 bomberos: 333 KN
Para 3 bomberos: 422 KN
Test oficial - Pérdidas de carga (nivel avanzado)
1. Según Darcy-Weisbach Hf = f·8·L·Q²/(π²·g·D⁵), si duplicamos el diámetro manteniendo caudal y longitud, la pérdida de carga:
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2. ¿Cuándo podemos despreciar las pérdidas singulares o secundarias?
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3. En instalaciones de bomberos eliminamos Hb y Hm, ¿qué queda respecto a Bernoulli?
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4. R = 1,57·PL·ø². Lanza 25mm a 7kg/cm² = ~68kg. ¿Y 45mm a 7kg/cm²?
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5. Venturi: velocidad pasa de 2 a 6 m/s en un estrechamiento, ¿qué ocurre?
