Coeficientes de pérdidas locales en tuberías

Descripción general

Las pérdidas de presión menores (dinámicas) en sistemas de tuberías se originan por accesorios, válvulas, curvas, entradas y salidas. Cada componente se caracteriza por un coeficiente de pérdida $\xi$ (también escrito $K$) que multiplica la presión dinámica:

$\Delta p_{\text{minor}} = \xi \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Cuando múltiples accesorios existen en una tubería, sus valores individuales de $\xi$ se suman linealmente para dar la pérdida menor total. Las pérdidas menores se vuelven significativas en comparación con las pérdidas por fricción en tuberías cortas o sistemas con muchos accesorios.

Fórmulas clave

Pérdida de presión a través de un componente:

$\Delta p = \xi \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Pérdida de carga equivalente:

$h_{\text{loss}} = \frac{\Delta p}{\rho \, g}$

Pérdida menor total para una serie de accesorios:

$\Delta p_{\text{total}} = \left(\sum_i \xi_i\right) \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Variables

Datos de referencia

La tabla completa de coeficientes de fuente se restaura a continuación con todas las 27 filas de accesorios. Use la calculadora aquí con cualquier coeficiente de esa tabla.

Ejemplo — Pérdida de Presión en Válvula de Esfera

Para una válvula de esfera que está un tercio cerrada, la tabla de fuente restaurada da un coeficiente de pérdida menor de aproximadamente 5.5. Con agua a 1000 kg/m3 fluyendo a 2 m/s:

$\Delta p = 5.5 \frac{1000 \cdot 2^2}{2} = 11000 \text{ Pa} \approx 11 \text{ kPa}$

La pérdida de carga equivalente es:

$h = \frac{11000}{1000 \cdot 9.81} \approx 1.12 \text{ m H2O}$

Convertidor de Unidades

Tablas de fuente original restauradas

Las siguientes tablas se restauran de la página de fuente original para preservar los datos de referencia completos. La tabla de coeficientes de fuente tiene 28 filas HTML no vacías: 1 fila de encabezado más 27 filas de accesorios. La DataTable a continuación preserva las 27 filas de accesorios como filas de datos y mantiene las etiquetas de encabezado como metadatos de columna.

Accesorios de sistemas de tuberías y tubos - Coeficientes de pérdida menores (dinámicos)

Notas de ingeniería

• Los coeficientes de pérdida asumen flujo turbulento completamente desarrollado. A números de Reynolds muy bajos, la pérdida real puede diferir.
• Los valores son dependientes de la dirección — el coeficiente para flujo a través de un ramal en una tee es sustancialmente mayor que para flujo en línea.
• Los coeficientes de pérdida de válvulas varían fuertemente con la posición de apertura. Una válvula de bola 1/3 cerrada tiene $\xi \approx 5.5$, muy por encima de su valor completamente abierto.
• Al combinar pérdidas menores con la fricción en tuberías (Darcy–Weisbach), exprese ambos como longitud equivalente o ambos como caída de presión a la misma velocidad.
• Los accesorios bridados generalmente producen pérdidas menores que los equivalentes roscados porque el diámetro interno es más suave y menos abrupto.
• Para expansiones y contracciones repentinas, el coeficiente de pérdida depende de la relación de áreas $A_1/A_2$; el valor anterior ($\xi \approx 0.5$ para una entrada afilada) es un caso especial común.
• Las pérdidas menores son aditivas cuando los accesorios están espaciados lo suficiente para que los perfiles de flujo se recuperen entre ellos (típicamente $>10$ diámetros).

Referencias

• Engineering ToolBox — Coeficientes de pérdida menores en tuberías y tubos