Modernizar aire acondicionado por conductos

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La pérdida de carga se debe a la fricción del fluido con las paredes y consigo mismo, y está en función de la velocidad del fluido, el diámetro de la tubería, el índice de fricción de la pared interna y otras más. En tu suposición estás confundiendo entre caudal y pérdida de carga.
Si fuera cierto lo que dices, @Nach, a un fluido ideal, sin fricción interna ni con las paredes, le daría completamente igual si el tubo por el que tiene que pasar fuera estrecho o ancho - pero no es el caso!

Realmente no entiendo lo que quieres decir con "pérdida de carga".
Conozco pérdida de presión y reducción del caudal - pero no "pérdida de carga".
Explícamelo, por favor.

.
Para un mismo tipo de tubería y caudal (velocidad del agua) ...
Disculpa, @Nach, pero el caudal no es la velocidad del agua, es el volumen de fluido que pasa en una unidad de tiempo, por ejemplo en m³/h (metros cúbicos por hora).
El mismo caudal será a una velocidad más baja en un tubo ancho (a menos presión), y a una velocidad más alta en un tubo estrecho (a más presión).
 

Nach

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Si fuera cierto lo que dices, @Nach, a un fluido ideal, sin fricción interna ni con las paredes, le daría completamente igual si el tubo por el que tiene que pasar fuera estrecho o ancho - pero no es el caso!
Un fluido ideal sin fricción interna ni con las paredes no tiene pérdidas: sí, le da lo mismo un tubo estrecho o ancho. Simplemente tendrás que modificar la velocidad para mantener caudal.

Un ejemplo de esto: un avión en atmósfera tiene unas fricciones importantes que como todas las fricciones aerodinámicas varían en función cuadrática de la velocidad. Por eso no hay aviones comerciales supersónicos, porque consumen una burrada para ir un poco más rápido que los normales. Y por eso los aviones más modernos y más eficientes son un poco menos veloces en velocidad de crucero que los antiguos. Sin embargo, en el espacio exterior que no hay fricción (o despreciable), nos da lo mismo la velocidad de la nave, puesto que solo se consume para acelerar. Una vez a velocidad de crucero no consume nada, puede estar toda la vida sin parar a esa velocidad.

Otro ejemplo. Hay un canal de youtube de bricolaje en el que modificaron la boquilla de una hidrolimpiadora reduciendo la sección de salida, lo que provoca inmediatamente un aumento de la velocidad (se hizo comprobando consumos de la bomba para no quemarla). Con el chorro fino obtenido era capaz de cortar chapa, carne, madera, etc. debido a la gran velocidad que obtenía.

Realmente no entiendo lo que quieres decir con "pérdida de carga".
La pérdida de carga es como se denomina a la pérdida de presión que sufren los fluídos debido a la fricción al atravesar una conducción, por ejemplo.

Disculpa, pero el caudal no es la velocidad del agua, es el volumen de fluido que pasa en una unidad de tiempo, por ejemplo en m³/h (metros cúbicos por hora).
El mismo caudal será a una velocidad más baja en un tubo ancho, y a una velocidad más alta en un tubo estrecho.
No, el caudal no es la velocidad. Pero para un mismo diámetro de tubo, que era el ejemplo que estabamos hablando, el caudal y la velocidad están directamente relacionados.

Caudal = Sección (m^2) x Velocidad (m/s). Por eso el caudal es m^3/s. A igualdad de sección, el caudal solo depende de la velocidad.
 
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Carlos

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Para arrastrar un tablero por el suelo, la única resistencia que tiene que superar la "bomba" (yo), es debida al roce (la fricción) del tablero con el suelo.
En el caso del flujo de un fluido por un tubo, la fricción del fluido con la pared del tubo influye muy poco. (Nota: Si hubiera mucha fricción interna (turbulencias), influiría algo más - pero no las hay.)
Lo que define el caudal no es esa fricción, es la apertura mínima (la sección) del tubo.
Lo que tiene que superar la bomba, es la resistencia que ofrece el fluído a pasar por el orificio: Mucha resistencia para pasar por un orificio estrecho y poca resistencia para pasar por un orificio amplio.

Si fuera la fricción con la pared, la que define el caudal del flujo, por un tubo del mismo diámetro, pero de doble longitud, pasaría solo la mitad del caudal. Es decir, por una manguera de regar, de 50 metros de largo, pasaría solo el 2% del agua (1/50), que por una manguera de 1 metro.
¿Es esa tu experiencia?

Precisamente por lo dicho: Para que pase mucho caudal, el tubo debe ser gordo !

Haz un experimento: Compara el caudal de agua por un tubo con la pared pulida con el caudal de agua por un tubo del mismo diámetro, pero con la pared rugosa. Habrá poca diferencia.
Si fuera la fricción del agua con la pared del tubo, la que define el caudal, éste debería ser mucho menor en el caso del tubo con la pared rugosa (esto sería tu ejemplo de arrastrar un tablero por el suelo).


Mi argumentación la he hecho a propósito de esta afirmación tuya que considero incorrecta:

Conclusión: El caudal y la presión es la misma en 1m de tubo pequeño más 5m de tubo grande, que en 6m de tubo pequeño. La única diferencia es el volumen contenido en los 6m de tubo.

Aquí dices que el caudal y presión son los mismos, no se habla de poco o mucho.

De todas formas voy a poner un ejemplo real casi idéntico a tu duda inicial porque sino no veo otra forma de desatascar el tema.

Imagina que tienes esta bomba, la pequeña, 338M

1636639769518.png


Voy a expresar la presión en metros y milímetros de columna de agua (mcda) que es lo que viene en la gráfica

Tubería de 100m de largo

Diámetro 51,6mm: mueves 9m3/h con una pérdida de 27,9mm/m, total (100m) 2,79mcda (aprox). Todo OK

Ahora intentas hacerlo con menos diámetro y la misma bomba

Diámetro 33mm: intentas mover los mismos 9m3/h pero la pérdida es de 251mmcda/m, total 25,1mcda, más del doble del máximo de lo que da la bomba. Al final acabas trabajando en 5m3/h y 85,2mmcda.

En resumen, bajar de diámetro el tubo ha supuesto pasar de un caudal de 9m3/h a 5m3/h. Y esto es debido a que el rozamiento ha aumentado mucho en las paredes del tubo.

Ahora vamos con el caso que nos ocupa: 10m con tubo pequeño y 90m con tubo grande. No voy aponer todos los números pero estaríamos alrededor de 8m3/h con 4mcda

En resumen
-Diámetro grande 9m3/h
-Diámetro pequeño 5m3/h
-10% con diámetro pequeño y 90%con diámetro grande: 8m3/h

Por lo tanto repito que esto:

Conclusión: El caudal y la presión es la misma en 1m de tubo pequeño más 5m de tubo grande, que en 6m de tubo pequeño. La única diferencia es el volumen contenido en los 6m de tubo.

No es cierto
 
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Un fluido ideal sin fricción interna ni con las paredes no tiene pérdidas: sí, le da lo mismo un tubo estrecho o ancho. Simplemente tendrás que modificar la velocidad para mantener caudal.
Para modificar (aumentar) la velocidad del fluido ideal en el tubo estrecho, necesitas más presión, es decir una bomba más potente, aunque no haya nada de fricción.
Y si hablamos de dos tubos de diferente diámetro, pero con el fluido ideal a la misma presión, pasará más caudal por el tubo ancho que por el tubo estrecho - a pesar de que no haya fricción.

.
Un ejemplo de esto: un avión en atmósfera tiene unas fricciones importantes que como todas las fricciones aerodinámicas varían en función cuadrática de la velocidad. Por eso no hay aviones comerciales supersónicos, porque consumen una burrada para ir un poco más rápido que los normales. Y por eso los aviones más modernos y más eficientes son un poco menos veloces en velocidad de crucero que los antiguos. Sin embargo, en el espacio exterior que no hay fricción (o despreciable), nos da lo mismo la velocidad de la nave, puesto que solo se consume para acelerar. Una vez a velocidad de crucero no consume nada, puede estar toda la vida sin parar a esa velocidad.
Lo que dices del avión es correcto: El aire ofrece resistencia al movimiento, como todos los fluidos reales. Un gas (avión en el aire) ofrece mucho menos resistencia que un líquido (un submarino sumergido en el agua). El problema de los aviones rápidos (y supersónicos) son las turbulencias, que aumentan en mucho la resistencia al movimiento.
Todo eso tiene muy poco que ver con el flujo de un fluido por un tubo. Además, ya habíamos dicho, que
en el caso que analizamos (bomba de calor), no hay turbulencias.

.
La pérdida de carga es como se denomina a la pérdida de presión que sufren los fluídos debido a la fricción al atravesar una conducción, por ejemplo.
Entiendo. Los frigoristas llamáis "pérdida de carga" a la pérdida de presión, que se observa en el paso de un fluido real a lo largo de un tubo.
Eso ya lo hemos discutido. Esta pérdida de presión es mucho menos importante para el caudal, que la sección del tubo.
 

Nach

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Para modificar (aumentar) la velocidad del fluido ideal en el tubo estrecho, necesitas más presión, es decir una bomba más potente, aunque no haya nada de fricción.
Y si hablamos de dos tubos de diferente diámetro, pero con el fluido ideal a la misma presión, pasará más caudal por el tubo ancho que por el tubo estrecho - a pesar de que no haya fricción.
Lo que necesitas es más velocidad, no más presión. De hecho, nuestro fluido ideal no tiene presión porque sus moléculas no generan fuerzas al interactuar unas con otras ni con las del conducto. Por eso es ideal.

Para darle más velocidad al fluido no necesitas una bomba más potente (siempre hablando de idealizaciones sin fricción).
 
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Lo que necesitas es más velocidad, no más presión.
Y cómo consigues más velocidad, si no es con más presión ?

.
De hecho, nuestro fluido ideal no tiene presión porque sus moléculas no generan fuerzas al interactuar unas con otras ni con las del conducto. Por eso es ideal.
Claro que un fluido ideal "tiene" presión! Si se aplica una presión F/A (fuerza por superficie, p.e. kp/cm²) sobre el fluido ideal, éste transmite la presión homogéneamente en todas las direcciones.
Lo que no tiene un fluido ideal, es viscosidad.
 
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Imagina que tienes esta bomba, la pequeña, 338M

Ver el archivos adjunto 10530

Ahora vamos con el caso que nos ocupa: 10m con tubo pequeño y 90m con tubo grande. No voy aponer todos los números pero estaríamos alrededor de 8m3/h con 4mcda
Si interpreto bien a la gráfica, te dice la altura de la columna de agua (presión en mdca) que consigue cada una de estas 3 bombas, en función del caudal que se le exige (en m³/h).
Por ejemplo: La bomba pequeña puede mover un caudal de 9 m³/h a una presión de 3.3 mdca; y puede mover un caudal de 3 m³/h a una presión de 9.7 mdca.
No veo que la gráfica diga nada sobre tubos con diferente diámetro ?

.
En resumen
-Diámetro grande 9m3/h
-Diámetro pequeño 5m3/h
-10% con diámetro pequeño y 90%con diámetro grande: 8m3/h
Repito: No sé como calculas el caudal de 9 m³/h para el diámetro grande (51.6 mm) y 5 m³/h para el díámetro pequeño (33 mm). Pero estoy seguro de que lo has calculado bien, porque es lo que haces cada día.

Lo que no entiendo, es el caudal para el tubo de 10% con diámetro pequeño y 90% con diámetro grande.
Cómo has calculado esos 8 m³/h ?
Pregunto, porque creo que son más bien los 5 m³/h del diámetro pequeño, o poco más.
 

Carlos

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Si interpreto bien a la gráfica, te dice la altura de la columna de agua (presión en mdca) que consigue cada una de estas 3 bombas, en función del caudal que se le exige (en m³/h).
Por ejemplo: La bomba pequeña puede mover un caudal de 9 m³/h a una presión de 3.3 mdca; y puede mover un caudal de 3 m³/h a una presión de 9.7 mdca.
No veo que la gráfica diga nada sobre tubos con diferente diámetro ?

.

Repito: No sé como calculas el caudal de 9 m³/h para el diámetro grande (51.6 mm) y 5 m³/h para el díámetro pequeño (33 mm). Pero estoy seguro de que lo has calculado bien, porque es lo que haces cada día.

Lo que no entiendo, es el caudal para el tubo de 10% con diámetro pequeño y 90% con diámetro grande.
Cómo has calculado esos 8 m³/h ?
Pregunto, porque creo que son más bien los 5 m³/h del diámetro pequeño, o poco más.

Lo del diámetro lo he calculado aparte con mis hojas de cálculo que uso para este tipo de cosas, no sale de la gráfica, pero son fórmulas bastante conocidas.

El cálculo del tubo mixto se hace por interpolación, coges un caudal, calculas pérdida de carga, si la bomba es capaz de asumirla OK, sino vuelves a calcular con caudal inferior, hasta que das con la pérdida de carga que la bomba puede asumir y ahí tienes también el caudal que moverá.

Hay software que hacen esto directamente también, pero yo soy old-school

Pregunto, porque creo que son más bien los 5 m³/h del diámetro pequeño, o poco más

Yo lo he calculado y son 8m3/h, tu "crees" que son 5m3/h.

Ahí ya si que no puedo hacer mucho más. Si me enseñas un cálculo justificativo de que son 5 podemos verlo, pero si solo lo "crees" no puedo decirte mucho
 
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  • #129
Lo del diámetro lo he calculado aparte con mis hojas de cálculo que uso para este tipo de cosas, no sale de la gráfica, pero son fórmulas bastante conocidas.

El cálculo del tubo mixto se hace por interpolación, coges un caudal, calculas pérdida de carga, si la bomba es capaz de asumirla OK, sino vuelves a calcular con caudal inferior, hasta que das con la pérdida de carga que la bomba puede asumir y ahí tienes también el caudal que moverá.

Hay software que hacen esto directamente también, pero yo soy old-school

Yo lo he calculado y son 8m3/h, tu "crees" que son 5m3/h.

Ahí ya si que no puedo hacer mucho más. Si me enseñas un cálculo justificativo de que son 5 podemos verlo, pero si solo lo "crees" no puedo decirte mucho
Apreciado @Carlos

Habiendo repasado las ecuaciones de Bernoulli y Venturi, sigo pensando que la longitud del tubo estrecho no influye en la presión ni en el caudal:

Venturi.JPG

En el tramo estrecho, el fluido se mueve a más velocidad y a menos presión que en los tramos anchos. Según entiendo, la longitud del tramo estrecho no influye.

Pero, al igual que tú, opino que será mejor finalizar la discusión en este punto.

Puede ser, que tratándose de un un fluido real, se tengan que usar las fórmulas que has empleado, y no se pueda aplicar la teoría de un fluido ideal, sin viscosidad.
Supongo que esto será el caso, porque tú tratas el tema cada día del año - y yo solo he intentado recordar lo que he estudiado hace 45 años ...

Disculpa por el tiempo que te he robado.
Y gracias por confirmar que mi "chapuza" de AA probablemente funcionará bien ...:emoji_two_men_holding_hands:... amigos

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Solo un detalle más: En mi post #124 dije
El mismo caudal será a una velocidad más baja en un tubo ancho (a menos presión), y a una velocidad más alta en un tubo estrecho (a más presión).

Eso lo he puesto mal. Lo correcto sería (es el efecto Venturi):
El mismo caudal será a una velocidad más baja en un tubo ancho (a más presión), y a una velocidad más alta en un tubo estrecho (a menos presión).
 
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Yo, a diferencia de @Carlos no estoy seguro de que no vayas a tener problemas por la chapuza de aprovechar el tubo de 5/8". Ni voy a echar cuentas eh.

Pero vosotros, si os interesa y con tanta física ya podéis hacerlo con unos datos que sobre velocidad de fluidos en tuberías os doy seguidamente y dónde están los datos que faltan para todo ello.

Cómo supongo que sabéis el aceite de lubricación del compresor circula con el refrigerante y para que este circule bien y retorne al carter del compresor en tuberías horizontales se recomiendan velocidades de refrigerante mininas de 2,5 m/s y en tuberías verticales* 5 m/s.

Sabiendo que el refrigerante es R-32, sabiendo que el equipo de potencia nominal dicen que es de 4500 frigorías/hora, sabiendo que con el diagrama de Mollier y en unas determinadas condiciones de funcionamiento, nos dará el caudal de refrigerante, y del que el tubo de aspiración es de Cu refrigeración de 5/8", con todo ello, podemos averiguar cuál será la velocidad del refrigerante en gas (en refrigeración tubería de aspiración) en esa tubería y si por ello puede haber o no problemas de arrastre de aceite. Igualmente a potencia mínima del invertir.

*Tuberías verticales flujo ascendente (refrigeración, unidad exterior por encima del evaporador)
 
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