Caudal de vapor en tuberías

Resumen

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Datos de tasa de flujo de vapor para tuberías de acero Schedule 40, basados en caídas de presión admisibles que van desde 1/16 hasta 2 psi por cada 100 ft de tubería. Estos valores se aplican a vapor saturado a bajas presiones (3–5 psig) y se utilizan para dimensionar tuberías de distribución de vapor en sistemas de calefacción y procesos.

Seleccionar el tamaño de tubería adecuado equilibra el costo de instalación con la pérdida de presión aceptable. Las tuberías más pequeñas son más baratas pero generan caídas de presión más altas, mientras que las tuberías sobredimensionadas desperdician material y aumentan la pérdida de calor.

Alcance de la Fuente Original

El título de la página fuente es Steam Flow Rate vs. Pressure Drop - Schedule 40 Pipe y su subtítulo indica que los datos son flow rate (lb/h) and pressure drop per 100 feet of pipe. El texto del artículo original dice que las tasas de flujo de vapor en tuberías de acero Schedule 40 se tabulan para caídas de presión desde 1/16 psi hasta 2 psi, y que las pantallas más amplias muestran la tabla completa con las columnas de mayor caída de presión.

Tasas de flujo de vapor en tuberías de acero schedule 40 con caídas de presión que van desde 1/16 hasta 2 psi:

¡Para ver la tabla completa con caídas de presión más altas - gire la pantalla!

La fuente también incluye tres notas de unidades: 1 in = 25.4 mm, 1 ft = 0.3048 m, y 1 psi = 6895 Pa = 0.069 bar. Las tablas de navegación/búsqueda compartidas del sitio de la extracción de la fuente se excluyen intencionalmente porque no son datos de ingeniería; la tabla completa de datos de ingeniería se preserva a continuación.

Fórmulas Clave

La relación de flujo subyacente proviene de la ecuación de Darcy-Weisbach para la caída de presión en tuberías rectas:

$\Delta P = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{\rho v^2}{2}$

Para fines de dimensionamiento, la velocidad también puede expresarse mediante el flujo de masa:

$\dot{m} = \rho \cdot A \cdot v = \rho \cdot \frac{\pi D^2}{4} \cdot v$

Las velocidades típicas del vapor en las tuberías de distribución varían de 4,000 a 6,000 ft/min (20–30 m/s), dependiendo de la presión de operación y la longitud de la tubería.

Variables

Tablas Restauradas de la Fuente Original

Las siguientes tablas se restauran de la página original de la fuente para preservar los datos de referencia completos.

Tabla de Diseño/Búsqueda de la Fuente Original

Flujo de Vapor vs. Caída de Presión - Tubería Schedule 40

Notas de Ingeniería

• Base de caída de presión. Los valores son por 100 ft de tubería recta. Para tramos más largos, escale linealmente o use la ecuación de Darcy-Weisbach con factores de fricción apropiados.
• Presiones más altas. A una presión de saturación de 5 psig, las capacidades aumentan aproximadamente un 20–25% en comparación con 3.5 psig para el mismo tamaño de tubería y margen de caída de presión.
• Accesorios y válvulas. Añada longitudes equivalentes de tubería para codos, tes y válvulas. Una regla común es un 50–75% de longitud adicional para sistemas de distribución típicos.
• Ruido y erosión. Velocidades superiores a 6,000 ft/min (30 m/s) pueden causar ruido, golpe de ariete y erosión de la tubería. Mantenga las velocidades dentro de los límites recomendados para la presión de operación.
• Condensado. Las tuberías de vapor deben tener inclinación para drenar el condensado. El condensado no drenado causa golpe de ariete y reduce la capacidad efectiva.
• Aislamiento. Todas las tuberías de vapor deben estar aisladas para minimizar la pérdida de calor y mantener la calidad del vapor en el punto de uso.

Referencias

• Engineering ToolBox – Tuberías para Flujo de Vapor