MEDICIONES CON TUBO DE PITOT: EN BUSCA DEL CAUDAL
ARTICULO PERTENECIENTE A "VA EL AGUA"
Boquillas de Tubo
El flujo (caudal) de las boquillas de tubo está determinado por la presión que reciba y el diámetro que posea la misma, recomendándose tanto para las colocadas en líneas de mano como para las de monitor una presión de entre 50 psi / 3.5 bar a 80 psi / 5.5 bar.
Ahora bien, ¿cómo determinamos el flujo?
Existen fórmulas de cálculo para conocer el desalojo de estas boquillas, que, como mencionamos, depende de la presión del chorro y del diámetro de la misma. Determinar el caudal de una boquilla a distintas presiones es necesario para poder efectuar los cálculos de pérdida de presión por fricción y también puede resultarnos útil para otras aplicaciones como medir la capacidad de un hidrante, por ejemplo.
Estas ecuaciones utilizan como dato la presión del chorro, la cual debe ser medida a la salida de la boquilla para obtener de esta manera resultados lo más exactos posibles.
Tubo Pitot
Para determinar la presión debemos valernos en este caso de una herramienta conocida como tubo de Pitot o tubo Pitot. El tubo de Pitot fue inventado por Henri Pitot, en el siglo XVII para estimar la velocidad del río Sena. Luego este aparato fue mejorado por el ingeniero hidráulico Henry Darcy, de Francia.
Los modelos más utilizados en labores bomberiles constan de un tubo con un pequeño orificio al que se le monta un manómetro y una válvula para que una vez que el agua atraviesa el tubo ésta pueda ser cerrada y el manómetro nos de la lectura de la presión del chorro.
Gracias a la medición de la presión del fluido a la MEDICIONES CON TUBO DE PITOT EN BUSCA DEL CAUDAL salida de la boquilla (presión dinámica), el tubo Pitot permite estimar la presión dinámica del chorro en ese punto, y utilizando la ecuación de Bernoulli y el área que atraviesa el fluido se puede calcular el caudal volumétrico de éste.
Fórmulas de cálculo
Aplicando la ecuación de Bernoulli a la boquilla, considerando a tal como un “volumen de control” resulta:
Considerando que la diferencia de velocidad en la boquilla es despreciable (V1) y que no tenemos diferencia de altura, resulta:
Por tanto:
Ejemplo para una boquilla de 1,5 “ (38.1 mm) y una presión de 60 psi (4.13 BAR)
Hemos descrito hasta aquí la base teórica de la medición, por suerte para nosotros todo el desarrollo puede resumirse en fórmulas más simples que nos permitirán obtener el resultado del volumen desalojado por unidad de tiempo (caudal) de manera mucho más sencilla, utilizando constantes, de esta forma para boquillas en pulgadas el cálculo es el siguiente:
GPM serán los galones por minuto, 29,7 es una constante, multiplicada por el diámetro del orificio en pulgadas elevado al cuadrado, multiplicado por la raíz cuadrada de la presión medida a la salida de la boquilla en psi.
Ejemplo:
¿Cuál es el flujo de una boquilla de 1 ½ pulgadas en la que se ha determinado una presión de 65 psi?
Para boquillas en milímetros, cambiaremos la constante y el cálculo resultante es el siguiente:
LPM serán los litros por minuto, 0,067 es una constante, multiplicada por el diámetro del orificio en milímetros elevado al cuadrado, multiplicado por la raíz cuadrada de la presión medida a la salida de la boquilla en kPa.
Ejemplo:
¿Cuál es el flujo de una boquilla de 25 mm en la que se ha determinado una presión de 500 kPa (5 bar)?
Cualquiera sea el cálculo por el que optemos de los detallados precedentemente nos permitirá de manera cierta conocer el desalojo que estamos obteniendo.
Nos permitimos aclarar en este punto que este método no es utilizable para boquillas del tipo neblineras (fog nozzle), debiendo para conocer el desalojo este tipo de herramientas seleccionar un caudal y tomar lectura con un medidor de presión en línea hasta que la misma alcance la presión nominal de trabajo del pitón, una vez que esto ocurra es de suponer que estará fluyendo los litros o galones elegidos en el selector.
Para el caso de las boquillas de tipo automático, ya sea de mano o monitores, la única manera de tener lectura del caudal es utilizar un caudalímetro.
La tecnología no está ajena a facilitarnos la realización de las mediciones, existen aplicaciones que realizan el calculo de manera sencilla y rápida de las que podemos valernos, introduciendo los datos (diámetro de boquilla y presión) obtendremos el desalojo.
Estas Apps si bien en algunos casos nos ofrecen la equivalencia de galones por minuto a litros por minuto, no permiten el ingreso de datos en sistema métrico (mm / bar) en la App que estamos desarrollando en Va El Agua, próxima a estar disponible, se podrá realizar el cálculo tanto en sistema métrico como anglosajón.
http://www.youtube.com/watch?v=_ZMcfIBTpMY
Realizar mediciones en el terreno permite valorar la capacidad de las maniobras y mensurar al realizar las modificaciones.
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