¿Qué es la pérdida de fricción?
La pérdida de fricción en la tubería es una medida o cálculo de pérdida de flujo o presión debido a la interacción del fluido con las paredes de la tubería. Estas pérdidas deben determinarse para los sistemas de tuberías, porque las bombas deben especificarse con suficiente potencia para superar las pérdidas y proporcionar tasas de flujo adecuadas. La pérdida de fricción varía según los materiales de la tubería, la longitud y la velocidad de flujo del líquido o la velocidad.
Los sistemas de tuberías consisten en secciones rectas o curvas de tubería, conexiones, válvulas y otros accesorios. A medida que un sistema aumenta en longitud y complejidad, los fluidos que lo corren interactúan con las paredes de la tubería y varios accesorios, creando arrastre. Las cantidades excesivas de arrastre eventualmente causarán una pérdida de flujo en el cliente o destino si no se superan al agregar potencia de bombeo.
Los materiales utilizados en las tuberías varían ampliamente, desde el hierro fundido hasta los plásticos, y cada tipo tiene una rugosidad particular en las paredes interiores. Las tablas de emisión de los fabricantes de tuberías que muestran la fricción esperadaPérdida por longitud de tubería para diferentes materiales y diámetros de tubería, con el diámetro que mide la distancia a través del área interior de la tubería. Se usa un factor de rugosidad medido o estimado al calcular la pérdida de fricción, con una tubería de hierro inacabada que tiene un factor de rugosidad más alto que la tubería de plástico lisa.
Las tablas de pérdida de fricción muestran valores de pies de cabeza de agua por cada 100 pies de tubería (el valor es el mismo en metros) porque la capacidad de la bomba y los requisitos de potencia normalmente tienen un tamaño en pies de agua. Este valor estima cuántos pies verticales una bomba puede empujar agua con un tamaño de motor dado, lo que permite a los diseñadores relacionar la alimentación de la bomba directamente con un sistema de tuberías. El efecto de la pérdida de fricción aumenta con la longitud del sistema y el número de accesorios y secciones curvas, y solo se puede reducir usando tubería más suave, pero no puede eliminarse.
Las pérdidas también aumentan a medida que la velocidad, or velocidad, del fluido aumenta en la tubería. Aumentar la presión del sistema es una mejor solución que aumentar las tasas de flujo, por lo que los sistemas de agua municipales usan torres de agua elevadas. Mantener un suministro de agua en un tanque elevado no solo proporciona agua adicional para períodos de alta demanda, sino que también mantiene una presión más constante para superar las pérdidas del sistema.
La pérdida de fricción es importante en todos los sistemas de tuberías comerciales, porque la arrastre más alta equivale a mayores costos de bombeo. Hay algunas aplicaciones en las que la capacidad de bombeo adecuada es crítica, como la lucha contra incendios. Un camión de bombeo de incendio debe proporcionar grandes cantidades de agua a través de largas secciones de manguera, a menudo a los pisos superiores de un edificio. A medida que aumenta la demanda de agua, el camión de la bomba debe suministrar una presión adecuada en las boquillas para mantener la capacidad de lucha contra incendios. Las boquillas de manguera se diseñan como tubos largos y delgados porque esto convierte la presión de la manguera en flujo alto en la boquilla sin la necesidad de altas velocidades en elmanguera.
El aire también es un fluido, y la pérdida de fricción se produce en los sistemas de calefacción y aire acondicionado a medida que el aire se mueve a través de los conductos que se conectan a varias habitaciones. Los diseñadores de sistemas utilizan cálculos de pérdida de fricción para determinar la potencia del ventilador requerida para el flujo de aire adecuado en los edificios. El tamaño inadecuado del ventilador y los conductos puede provocar un flujo de aire deficiente en algunas áreas de una casa o edificio, o calefacción o enfriamiento inadecuado en pisos más altos de un edificio de varios pisos.