Pérdidas de carga localizadas o en accesorios


En tuberías ocurren pérdidas de energía provocada por obstrucciones, cambios locales de la sección o cambios abruptos de dirección en la trayectoria del flujo. En los sistemas de riego estas obstrucciones pueden ser accesorios propios de la red, como: filtros, válvulas, medidores, tees, codos, accesorios de cruceros o cualquier obstrucción que encuentre el agua que le impida seguir circulando en línea recta.

Las pérdidas de carga por fricción en accesorio ocurren en tramos cortos, e hidráulicamente se consideran que ocurren en un punto y usualmente son conocidas como pérdidas de carga localizadas, locales o pérdidas menores. Para estas pérdidas de carga  localizadas existen pocos resultados de validez, debido principalmente a que el carácter del flujo de los accesorios es bastante complicado y la forma para determinar el valor de las pérdidas es experimental.

La magnitud de la pérdida de carga local se expresa como una fracción de la carga de velocidad, inmediatamente aguas abajo del sitio donde se produjo la pérdida. La velocidad del flujo dentro del accesorio se estima en base al caudal y diámetro interno del accesorio. 
$${ h }_{ i }={ K }_{ i }\frac { { v }^{ 2 } }{ 2g } $$
Donde: 
hi= es la pérdida local de carga hidráulica  por accesorio (m) 
Ki=: es un factor que depende del accidente u obstrucción en el flujo (adimensional) 
v : es la velocidad media en el tramo de tubería aguas abajo de la obstrucción (m/s) 
g : es la aceleración de la gravedad (m/s^2).


El coeficiente Ki es adimensional y depende de parámetros adicionales, tales como el número de Reynolds, rugosidad relativa, relaciones geométricas y del tipo de singularidad o accesorio hidráulico que se esté analizando. Mucho de los valores de coeficiente de accesorios Ki se pueden obtener de tablas (Tabla 1), sin embargo, suele suceder que los valores de Ki proporcionados por diferentes fuentes son dispares, por lo que se recomienda precaución en su utilización. En otros casos, los valores de pérdida por válvulas, filtros, entre otros, varían de acuerdo con el tipo, por lo que los fabricante en lugar de valores de Ki proporcionan curvas para estimar directamente la perdida de carga que va producir el accesorio bajo ciertas condiciones. En la Figura 1 se muestra un ejemplo de curvas de pérdida de carga en el cual solo se debe conocer el caudal que va circular sobre estos accesorios y en base a este valor se determina la pérdida de carga que produce dicho accesorio.

Tabla 1. Coeficientes de accesorios (CONAGUA, 2002)

Figura 1. Ejemplo de curvas de pérdida de carga en filtros, proporcionado por el fabricante (WadeRain)

En la práctica, es común considerar a las pérdidas de carga localizadas como un porcentaje de la suma total de las pérdidas de carga por fricción. Este porcentaje varía en proporción al número de obstrucciones o cambios de dirección significativos en la ruta de conducción, y se considera de un 5 a un 10% dependiendo del tipo de sistema y de las velocidades de diseño. Si el promedio de la velocidad es cercana a 2 m/s se considera el 10% y sí es menor de 1 m/s se considera un 5 por ciento.


Bibliografía

CONAGUA. (2002). Manual para la elaboración y revisión de proyectos ejecutivos de sistemas de riego parcelario. Comisión Nacional del Agua, Subdirección General de Operación Gerencia de Distritos y Unidades de Riego. México: Comisión Nacional del Agua.


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