El dimensionamiento adecuado de las tuberías de fontanería para una bomba de vacío garantiza que la presión de funcionamiento de la bomba sea lo suficientemente alta como para mantener el vacío requerido en el extremo de la tubería sin interrupciones de presión.
Ciertos tipos de sistemas de vacío requieren tuberías largas entre la bomba y el cabezal operativo. Por ejemplo, una bomba o un grupo de bombas pueden estar ubicados en una zona alejada para evitar el ruido o el calor dentro de una zona de fabricación o envasado.
Este blog explica cómo calcular el tamaño adecuado de la tubería para una bomba de vacío.
CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA
Hay muchos factores que influyen en el cálculo del tamaño adecuado de las tuberías de las bombas de vacío. Estos factores están relacionados entre sí en la ecuación de Darcy-Weisbach, que se puede utilizar para calcular la caída de presión (ΔP) en una tubería:
ΔP = f • DL • 2ρ • V2
En esta ecuación, f es la constante de Darcy-Weisbach (o factor de fricción), causada por la rugosidad de la superficie interna de la tubería, D es el diámetro de la tubería, L es la longitud de la tubería, ρ es la densidad del fluido o gas que se transporta y V es la velocidad de flujo del fluido.
La ecuación se puede reorganizar para determinar cualquiera de las variables desconocidas, por ejemplo, el diámetro o la longitud de la tubería. A partir de la ecuación, podemos ver que la longitud de la tubería afectará directamente a la caída de presión debida a la fricción. En general, una tubería o manguera de mayor diámetro ralentiza el caudal y reduce las pérdidas por fricción, al tiempo que garantiza un flujo másico uniforme y constante.
UNA REGLA GENERAL MÁS FÁCIL
En lugar de basarse en la ecuación formal, es posible obtener una «respuesta bastante aproximada» al tamaño correcto de las tuberías utilizando una aproximación más sencilla. Por lo general, el diámetro del puerto de entrada de vacío es el diámetro de la tubería inicial.
La siguiente regla general se puede utilizar para dimensionar la mayoría de las aplicaciones:
TAMAÑO DE LA TUBERÍA DE ENTRADA DE VACÍO
- Mantenga el tamaño de la entrada de la bomba durante los primeros 100 pies de tubería.
- Aumente el diámetro en un incremento por cada 100 pies adicionales de tubería.
Por ejemplo, si la entrada de la bomba tiene un diámetro de 2 pulgadas, utilice una tubería de 2 pulgadas para los primeros 100 pies y, a continuación, aumente el tamaño de la tubería a 3 pulgadas de diámetro.
TAMAÑO DEL TUBO DE ESCAPE DE VACÍO
- Mantenga el diámetro del tubo de escape igual al tamaño del puerto de escape durante los primeros 30 pies del tubo.
- Aumente el diámetro en un incremento después de cada 30 pies de tubería.
Por ejemplo, si la salida de escape tiene un diámetro de 2 pulgadas, utilice un tubo de 2 pulgadas para los primeros 30 pies y, a continuación, aumente el tamaño a 3 pulgadas de diámetro.
Esta regla general se aplica a las tuberías de entrada fabricadas con mangueras de succión industriales aptas para vacío y materiales para tuberías, incluidos PVC, Schedule 40-80 y tuberías negras. En el caso de las tuberías de escape, se aplica a tuberías metálicas o mangueras aptas para altas temperaturas, necesarias debido al calor generado dentro de la bomba.
FRICCIÓN ADICIONAL DEBIDA A CURVAS Y ACCESORIOS
Más allá de la simple fricción de la tubería, la pérdida de presión se ve incrementada por la turbulencia provocada por cualquier cambio de dirección, así como por la expansión o contracción debida a los accesorios. Estas pérdidas se consideran «menores», pero se acumulan a lo largo del sistema. Aunque existe una fórmula para calcular estas pérdidas menores, se pueden estimar de la siguiente manera.
LONGITUDES EQUIVALENTES DE TUBERÍA
Utilice la siguiente tabla para convertir cada curva en la pérdida de presión equivalente causada por un tramo recto de tubería. A continuación, sume la longitud equivalente de todos los accesorios y curvas a la longitud nominal de la tubería para estimar la caída de presión en la longitud equivalente total del sistema de fontanería. Tenga en cuenta que estas longitudes equivalentes de tubería son para tuberías de acero u otros materiales comunes según las especificaciones estándar.
LONGITUDES EQUIVALENTES DE TUBOS PARA CODOS DE 90°
Tubo de 2 pulgadas de diámetro
- Codo de radio largo: Añadir aprox. 30 pulgadas (760 mm)
- Codo de radio corto: añadir aprox. 60 pulgadas (1520 mm)
Tubo de 3 pulgadas de diámetro
- Codo de radio largo: Añadir aprox. 40 pulgadas (1015 mm)
- Codo de radio corto: añadir aprox. 80 pulgadas (2030 mm)
Tubo de 4 pulgadas de diámetro
- Codo de radio largo: Añadir aprox. 50 pulgadas (1270 mm)
- Codo de radio corto: Añadir aprox. 100 pulgadas (2540 mm)
Para obtener más reglas generales sobre el diseño de sistemas de bombas de vacío, Becker ha publicado una completa guía técnica sobre bombas de vacío industriales, titulada « » (Guía de diseño de sistemas de vacío), dirigida a distribuidores y clientes.
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