Presentamos una nueva herramienta
que nos permite calcular la caída de presión en un caudal de líquido en una
tubería usando la ecuación de Darcy-Weisbach. Esta ecuación fue derivada del
caudal de agua y por lo tanto se asume que la densidad del fluido queda
constante a lo largo de la tubería.
En el factor de fricción de la
zona turbulenta (Re > 3000), f, se resuelve iterativamente usando la
ecuación de Colebrook-White (que representa el diagrama de Moodey familiar):
En el factor de fricción de la
zona laminar (Re < 2000) se resuelve usando la ecuación de Hagen –
Poiseuille: f = 64 / Re
Nótese que las otras variaciones
en la ecuación de flujo tales como las ecuaciones de Weymouth o Panhandle son
simplificaciones de la aproximación anterior para permitir una solución
analítica (no iterativa). Estas ecuaciones no son aplicables en un amplio rango
de condiciones de flujo / tamaños de tuberías y fueron desarrolladas antes de
los computadores personales.
Espesor de la pared
El espesor de la pared mínima se
calcula basándonos en la tensión orbital causada por el fluido presurizado en
la tubería. Varias ecuaciones ligeramente diferentes están en uso (para
tuberías de proceso o redes de tuberías). ISO13 usa la fórmula de Lame.
Sy = (Pint - Pext).(D -
t)/(2t.F)
ASME B31.4 usa la ecuación de Barlow que es una simplificación de la
ecuación de Lame:
Sy = P.Do/(2t.F
Para tuberías de procesos, ASM B31.3 usa:
Sy = PDo/(2t.F) - P.F2
Sy es el límite elástico a la
temperatura de diseño máxima. D es el diámetro exterior nominal. Do es el
diámetro y F es un factor de diseño (no exactamente el mismo en cada caso). La
forma general de la ecuación es similar y dado que el espesor de la pared luego
se traslada a un espesor de la pared estándar el resultado es probablemente muy
similar.
Basado en el espesor de la pared
mínima un espesor de la pared puede ser seleccionado de una tabla de tamaños de
tubería estándar (c/- ANSI 36.10). Esto se hace automáticamente vía una
búsqueda que permite rápida sensibilidad en el diámetro que se llevará a cabo
sin tener que revisitar el cálculo del espesor de la pared cada vez. Sin
embargo, si deseamos considerar un espesor de pared específico es posible
sobreescribir.
La herramienta puede descargarse aquí.
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