¿Te has preguntado alguna vez cómo se calcula la transmisión de potencia a través de tuberías? Es posible que este sea un tema que no se te haya pasado por la mente antes, pero saber cómo se realiza este cálculo puede ser de gran utilidad en diversas industrias como la química, petrolera e incluso la de generación de energía. En este artículo te explicaremos de manera clara y concisa las diferentes variables que influyen en este proceso y cómo se lleva a cabo el cálculo de la transmisión de potencia a través de tuberías. ¡Sigue leyendo para descubrirlo!
En mecánica de fluidos, analizamos diversas pérdidas de energía del flujo de fluido a través de tuberías y estudiamos el flujo de fluido viscoso en la tubería. En este artículo aprenderás a calcular la transmisión de potencia a través de tuberías y la máxima eficiencia.
Transmisión de energía a través de tuberías.
La energía se transfiere a través de tuberías haciendo fluir agua u otros líquidos a través de ellas. La potencia transmitida depende de los siguientes factores.
- El peso del líquido que fluye por la tubería.
- La altura total de impulsión está disponible al final del tubo.
Consideremos una tubería AB conectada a un tanque como se muestra en la siguiente figura.
La potencia disponible en el extremo B de la tubería y la condición de transferencia de potencia máxima se logran como se describe a continuación.
L = longitud de la tubería
d = diámetro de la tubería
H = altura total disponible en la entrada de la tubería
V = velocidad del flujo en la tubería
hF = Pérdida de presión debido a la fricción
f= coeficiente de fricción
La altura de entrega está disponible a la salida de la tubería si se desprecian las pérdidas más pequeñas = altura de entrega total en la entrada – pérdida de altura de entrega debido a la fricción
Peso del agua que fluye por la tubería por segundo.
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W = ρg × volumen de agua por segundo
W = ρg × área x velocidad
La potencia transferida a la salida de la tubería = peso de agua por segundo × altura a la salida
Potencia transmitida a la salida de la tubería.
La eficiencia de la transmisión de energía,
Requisito previo para la máxima transmisión de potencia
La condición para la máxima transferencia de potencia se obtiene diferenciando la ecuación (a) según V e igualándola a cero.
La ecuación de (c) es la condición para la máxima transmisión de potencia. Afirma que la potencia transmitida a través de una tubería es máxima cuando la pérdida de presión por fricción es un tercio de la altura total en la entrada.
Máxima eficiencia de transmisión de potencia.
La eficiencia de la transmisión de energía a través de la tubería viene dada por la ecuación (b) como
Para una transmisión de fuerza máxima a través de la tubería, la condición dada por la ecuación (c) es la siguiente
Reemplazo del valor de hF en la eficiencia obtenemos el máximo η,
Problema de ejemplo para calcular la transmisión de electricidad a través de tuberías.
Planteamiento del problema: Para transmitir energía por agua se utiliza una tubería con un diámetro de 300 mm y una longitud de 3500 m. La altura total en la entrada de la tubería es de 500 m. Encuentre la potencia máxima disponible en la salida de la tubería si el valor de = 0.006.
Respuesta:
Diámetro de la tubería d = 300 mm = 0,30 m
Longitud de la línea, L = 3500m
Altura total en la entrada, H = 500 m
Coeficiente de fricción, f = 0,006
Para máxima transferencia de potencia usando la ecuación (c)
Y sabemos que hF
Igualando los dos valores de hFobtenemos
Descarga de flujo
Q = V × Área
Q = 3,417 × (πd2)/4
Q = 3,417 × π(0,3)2 ÷4
Q = 0,2415m3/S
Altura disponible en el extremo del tubo = H – hF = H – H/3 = 2H/3 = 2 × 500 ÷ 3 = 333,3 m
Potencia máxima disponible
El objetivo aquí es calcular la potencia transmitida a través de la tubería. Háganos saber lo que piensa sobre este artículo en la sección de comentarios a continuación.
Transmisión de Potencia a través de Tuberías
Introducción
En la mecánica de fluidos, hemos discutido diferentes pérdidas de energía del flujo de fluidos a través de tuberías y estudiado el flujo viscoso de fluidos en las tuberías. En este artículo, veremos cómo calcular la transmisión de potencia a través de tuberías y la eficiencia máxima.
Transmisión de Potencia a través de Tuberías
La potencia se transmite a través de tuberías mediante el flujo de agua u otros líquidos que fluyen a través de ellas. La potencia transmitida depende de los siguientes factores:
- El peso del líquido que fluye a través de la tubería.
- La cabeza total disponible al final de la tubería.
Consideremos una tubería AB conectada a un depósito, como se muestra en la siguiente figura.
La potencia disponible en el extremo B de la tubería y la condición para la transmisión máxima de potencia se obtendrán como se menciona a continuación:
Cálculo de la potencia transmitida a través de tuberías
- L = longitud de la tubería
- d = diámetro de la tubería
- H = cabeza total disponible en la entrada de la tubería
- V = velocidad de flujo en la tubería
- hf = pérdida de cabeza debido a la fricción
- f = coeficiente de fricción
La cabeza disponible en la salida de la tubería si se desprecian las pérdidas menores es igual a la cabeza total en la entrada menos la pérdida de cabeza debido a la fricción.
Peso de agua que fluye a través de la tubería por segundo
W = ρg × volumen de agua por segundo
W = ρg × Área x Velocidad
La potencia transmitida en la salida de la tubería = peso de agua por segundo × cabeza en la salida
Power transmitted at outlet of the pipe
La eficiencia de la transmisión de potencia se calcula mediante la siguiente ecuación:
Efficiency of power transmission = (Power transmitted / Power available at inlet) x 100%
Condición para la transmisión máxima de potencia
La condición para la transmisión máxima de potencia se obtiene al diferenciar la ecuación (a) con respecto a V y equilibrarla a cero. Es decir:
d(Power transmitted) /dV = 0
Esta ecuación establece que la potencia transmitida a través de una tubería es máxima cuando la pérdida de cabeza debido a la fricción es un tercio de la cabeza total en la entrada.
Máxima eficiencia de transmisión de potencia
La eficiencia de la transmisión de potencia a través de la tubería se calcula mediante la ecuación (b) como:
Para una transmisión máxima de potencia a través de la tubería, la condición se expresa mediante la ecuación (c) como:
Sustituyendo el valor de hf en la eficiencia, obtenemos la máxima η como:
Ejemplo de problema para calcular la transmisión de potencia a través de tuberías
Enunciado del problema: Se utiliza una tubería de diámetro 300 mm y longitud 3500 m para la transmisión de potencia mediante el agua. La cabeza total en la entrada de la tubería es de 500 m. Encuentre la potencia máxima disponible en la salida de la tubería, si el valor de f = 0.006.
Respuesta:
Diámetro de la tubería d = 300 mm = 0.30 m
Longitud de la tubería, L = 3500 m
Cabeza total en la entrada, H = 500 m
Coeficiente de fricción, f = 0.006
Para la transmisión máxima de potencia, utilizando la ecuación (c):
Y sabemos que hf = f × (L / d) × (V^2 / 2g)
Para la transmisión máxima de potencia:
Equilibrando los dos valores de hf, obtenemos:
Caudal de flujo
Q = V × Área
Q = 3.417 × (πd^2)/4
Q = 3.417 × π(0.3)^2 ÷ 4
Q = 0.2415 m^3/s
Cabeza disponible en el extremo de la tubería = H – hf = H – H/3 = 2H/3 = 2 × 500 ÷ 3 = 333.3 m
Potencia máxima disponible:
Así se calcula la potencia transmitida a través de la tubería. Haznos saber tu opinión sobre este artículo en la sección de comentarios a continuación.
Preguntas Frecuentes
- ¿Cuál es la fórmula para calcular la potencia transmitida a través de una tubería?
- ¿Cuál es la condición para la máxima transmisión de potencia a través de una tubería?
- ¿Cómo se calcula la eficiencia de la transmisión de potencia a través de una tubería?
La fórmula para calcular la potencia transmitida a través de una tubería es: Potencia transmitida = peso de agua por segundo × cabeza en la salida.
La condición para la máxima transmisión de potencia a través de una tubería es que la pérdida de cabeza debido a la fricción sea un tercio de la cabeza total en la entrada.
La eficiencia de la transmisión de potencia a través de una tubería se calcula mediante la fórmula: Eficiencia de transmisión de potencia = (Potencia transmitida / Potencia disponible en la entrada) x 100%.
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