Cómo reducir la pérdida por fricción de la tubería en una bomba industrial

¿Qué es la pérdida por fricción de tubería?

La pérdida de fricción de la tubería es inherente a la transferencia de fluido y es el resultado del movimiento del fluido a través de una bomba, un sistema de bombeo y los componentes de tuberías y tuberías. A medida que el fluido se mueve a través del sistema, se produce una fricción entre el fluido y las paredes de las tuberías y los componentes de la tubería. La viscosidad de un fluido, también conocida como el «espesor» del fluido, se refiere a la facilidad con la que un fluido puede fluir y es un factor principal que puede aumentar la pérdida de fricción de la tubería.

A medida que aumenta la viscosidad del fluido, crea más fricción dentro de la tubería. Esta fricción es lo que se conoce como pérdida de energía por fricción. En un fluido altamente viscoso, las moléculas están unidas cohesivamente entre sí, lo que afecta la capacidad del fluido para fluir fácilmente. Estos dos puntos, el fluido que entra en contacto con las paredes internas de la tubería y las moléculas unidas cohesivamente en fluidos altamente viscosos dan como resultado una mayor cantidad de energía requerida para bombear el fluido a través de la tubería.

Otro factor que aumenta la pérdida de energía por fricción es el acabado superficial en las paredes internas de la tubería. Cuanto más áspero sea el acabado de la superficie, mayor será la pérdida de energía por fricción. Junto con el acabado superficial, los accesorios de tubería, válvulas, reductores de tuberías, curvas y otros componentes de tuberías también pueden aumentar la pérdida de energía por fricción. A medida que el fluido se mueve a través de la tubería y pasa a través de un accesorio de tubería, se produce turbulencia; esta turbulencia crea aún más un aumento en la pérdida de fricción de la tubería.

El diámetro de la tubería es otro factor importante; cuanto menor sea el diámetro de la tubería, mayor será la relación entre el área de superficie interior de la tubería y el fluido. Todos y cada uno de los componentes de la tubería que se agregan a la tubería tienen el potencial de aumentar la pérdida de energía por fricción de la tubería.

Otros dos factores muy importantes con respecto a la pérdida de energía por fricción de la tubería cuando se utiliza una bomba industrial son el caudal y la longitud de la tubería. Cuanto más larga sea la tubería y mayor sea el caudal necesario, se producirá un aumento en la pérdida de energía por fricción de la tubería. La siguiente fórmula se utiliza para calcular qué tan severa es la pérdida de energía por fricción dada una tasa de flujo específica y la longitud de la tubería.

Pérdida de fricción = coeficiente de pérdida de fricción * caudal / 1002

* longitud de la manguera / 100.

Ecuación: Pérdida por fricción = C
(Q/100)


²

*L/100.

En esta ecuación, Q es igual al caudal, y L es la longitud de la manguera o tubería. Notarás que después de que Q se divide por 100, se cuadra o se eleva a la segunda potencia, lo que empeora el efecto sobre la pérdida de energía del fluido.

El siguiente es un ejemplo para explicar más a fondo cómo el caudal afecta la pérdida de energía por fricción de la tubería. Si un fluido que se mueve a través de una tubería a una velocidad de 2 pies por segundo y otro fluido se mueve a través de una tubería al doble de la velocidad o 4 pies por segundo. A pesar de que la velocidad del flujo se duplica, el efecto sobre la fricción es mucho mayor. Esto se debe a que dos elevados a la segunda potencia son cuatro, mientras que cuatro elevados a la segunda potencia es 16. Por lo tanto, el impacto en la fricción aumenta 8 veces cuando se duplica el caudal.

Volviendo a la ecuación para la pérdida por fricción, el valor se multiplica por «L», que es la variable que representa la longitud de la tubería; cuanto mayor sea la longitud de la tubería, mayor será la pérdida de energía por fricción de la tubería y más energía se requiere para mover el fluido a través de la tubería.

¿Cómo se puede reducir la pérdida de fricción de la tubería en una aplicación de bomba industrial?

Ahora que hemos analizado qué es la pérdida por fricción de tubería, podemos profundizar en este tema y echar un vistazo a cómo se puede reducir la pérdida de fricción de tubería en una aplicación de bomba industrial. Para esta siguiente sección, es importante tener en cuenta que es mejor tener en cuenta estas consideraciones antes de construir el sistema de bombeo que se construye alrededor de la bomba industrial elegida para la aplicación.

Hay varias maneras de reducir la cantidad de energía que se pierde. El objetivo de construir un sistema de bombeo es maximizar la energía que se transfiere de la bomba al fluido, ya que el fluido se bombea a través de la tubería. Las siguientes son una serie de cosas que se pueden hacer para disminuir la cantidad de energía que se pierde por fricción:

• Acorte la longitud de la tubería para reducir el valor L (longitud) en la ecuación de pérdida por fricción mencionada en la sección anterior de este artículo. Al hacer esto, reducirá el área de superficie, lo que disminuirá la pérdida de energía.
• Aumentar el diámetro de la tubería; esto reducirá la proporción de fluido por área total del diámetro interior de la tubería. Esto también reducirá la pérdida de energía por fricción.
• Construya el sistema de bombeo utilizando menos accesorios y componentes de tubería si es posible. Además, use giros de 45 grados en lugar de giros de 90 grados para que los giros más bruscos sean más graduales. Hacer esto resultará en menos turbulencia causada por los accesorios de tubería y reducirá la pérdida de energía por fricción.
• Al seleccionar la tubería, asegúrese de que el acabado de la superficie interior sea más suave y evite cualquier acabado áspero en el diámetro interior de la tubería. Esto reducirá la pérdida de energía por fricción a medida que el fluido se mueve contra la pared interna de la tubería.

Beneficios de reducir la pérdida por fricción de la tubería

Reducir la pérdida de fricción de la tubería puede equivaler a que las bombas industriales usen menos energía para bombear fluidos, lo que puede ahorrar a una empresa miles de dólares en el transcurso del ciclo de vida de la bomba. La reducción de la pérdida de fricción de la tubería también puede disminuir la tensión que sufre una bomba industrial en una aplicación. Esto puede aumentar la vida útil de una bomba industrial, lo que a su vez reduce la necesidad de comprar piezas de repuesto debido a fallas de estrés y evita el tiempo de inactividad de la bomba. El siguiente es un resumen de los elementos a considerar al construir un sistema de bomba, y puede reducir drásticamente el potencial de fricción de la tubería. Teniendo en cuenta los muchos beneficios de reducir la pérdida por fricción de la tubería, vale la pena el tiempo y el esfuerzo de aplicar las siguientes pautas.

• Diámetros de tubería más anchos
• Tuberías más cortas
• Menos accesorios, tees, válvulas, codos y componentes de tubería similares
• Giros más graduales en lugar de codos de 90 grados
• Tuberías con paredes más lisas

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