Relación entre el grado de apertura de la válvula y el caudal, la presión y la velocidad del flujo

Mi comprensión tampoco se puede decir que sea muy completa; son solo mis propias opiniones. Lo que dices es que la segunda idea, básicamente, no se ajusta a la realidad. Creo que lo esencial de la ecuación de Bernoulli es la conservación de la energía. Pero cuando se reduce el grado de apertura de las válvulas, la resistencia en todo el sistema aumenta, y la energía disminuye. Por eso, ya no es posible aplicar la ecuación de Bernoulli.

¿Se podría decir, desde este punto de vista, por qué existen válvulas con curvas de características de cien puntos?

Este mensaje fue editado por última vez por HEJIYUER el 12-4-2016 a las 00:15. La instalación de válvulas automáticas tiene como objetivo compensar los cambios en la caída de presión en las tuberías. Al cambiar el grado de apertura de la válvula de regulación (es decir, el coeficiente de resistencia de la propia válvula), se logra que los parámetros de control vuelvan al valor establecido. Primero ocurren los cambios en los parámetros de proceso, y luego la válvula de control realiza su “acción de seguimiento”. Se trata de una cuestión de secuencia. La ecuación de Bernoulli calcula la distribución de presión en estado estable, mientras que las válvulas de regulación sirven para “corregir” las desviaciones en los parámetros del proceso. Según el diseño de la estación de servicio, se utiliza un PIC controlado por presión (o PCV) para mantener estable la presión del combustible que sale de la misma. Lo que se desea es que, independientemente de las variaciones en el flujo de usuarios, la presión de salida permanezca constante, es decir, igual al valor establecido. 1. Si la cantidad de flujo requerida por la máquina aumenta (esto es algo que exige la máquina), entonces la presión de salida disminuirá. En ese caso, el PIC abrirá automáticamente la válvula de regulación, reduciendo así el coeficiente de resistencia de dicha válvula. De este modo, se disminuye la pérdida de presión en todo el sistema, cumpliendo así con los requisitos de resistencia del sistema cuando el flujo aumenta. Esto continúa hasta que el nuevo flujo y la presión de salida estén prácticamente equilibrados (según la ecuación de Bernoulli). Una vez alcanzado ese equilibrio, la válvula de regulación deja de abrirse más. 2. Si el filtro de aceite de la máquina se obstruye, la presión del aceite que sale aumentará. En ese caso, el PIC cerrará parcialmente la válvula para reducir la presión. Dado que el PIC no tiene en cuenta el caudal, sino que “se enfoca” en la presión de salida, esta es una situación muy peligrosa. 3. Si uso el caudal FIC como control de salida, en el caso 1 la válvula se cerrará parcialmente, ya que su valor de ajuste es el caudal, con el fin de mantener una fluidez estable. Pero en el caso 2, la válvula de regulación se abrirá automáticamente. Análisis 1, 2, 3: en las estaciones de servicio, lo que controlamos es la presión. En cuanto al caudal, dejamos que la máquina misma “exija” la cantidad necesaria, modificando su coeficiente de resistencia a través de la válvula de regulación. En la ecuación de Bernoulli, el caudal y la pérdida de presión son dos variables; solo se puede elegir un parámetro para controlar (la presión o el caudal), dejando el otro sin control. El control de la bomba centrífuga es similar; se determina a partir de su curva de operación.

Muchas gracias, lo ha explicado con mucha detalle. Probablemente, las estaciones de servicio regulan el flujo en función de las necesidades de las máquinas; ya que los cambios en el flujo causan variaciones en la presión en las tuberías principales, las válvulas de control ajustan automáticamente su apertura para mantener esa presión estable. Otra cosa que no entiendo del todo es si las placas de orificio realmente tienen la capacidad de aumentar la presión. Por lo general, cuando la presión en las ramificaciones de lubricación no es suficiente, se utiliza una placa de orificio. Pero, según mi entendimiento, la placa de orificio aumenta la presión de retroalimentación; solo logra elevar la presión antes de dicha placa. De este modo, el manómetro que se encuentra antes de la placa indica que la presión es suficiente. En cambio, la presión dentro de las ramificaciones de lubricación después de la placa de orificio no aumenta, sino que incluso disminuye ligeramente debido a las pérdidas de presión. ¿Acaso la placa de orificio tiene algunos principios que yo no conozco?

Soy ingeniero mecánico; me encargo de la estación de lubricantes para los compresores centrífugos. Hay algunos problemas relacionados con la presión en las válvulas; he pensado mucho en ellos, pero no he encontrado una solución. Debería ser que no he aprendido bien los aspectos relacionados con los fluidos; por eso pido consejo a todos. 1. Cuando la apertura de la válvula aumenta, el trabajo necesario para hacerla funcionar disminuye; en otras palabras, la caída de presión en la válvula también disminuye. Si la presión antes de la válvula se mantiene constante, tanto el caudal como la presión después de la válvula aumentarán. 2. Cuando la apertura de la válvula aumenta, el caudal también aumenta, al igual que la velocidad del flujo. La presión estática del aceite se convierte en presión dinámica. La disminución de la presión estática (la presión es menor donde la velocidad del flujo es alta) se deriva de la ecuación de Bernoulli para los fluidos. 3. Las dos conclusiones son opuestas; el primer punto, sin duda, es correcto. Tengo dos ideas sobre el error relacionado con el segundo punto. El primer caso es cuando, antes y después de que se aumente la apertura de la válvula, se trata de dos sistemas separados; por lo tanto, no se puede aplicar la ecuación de Bernoulli. Solo cuando la válvula está abierta en un mismo momento, es posible aplicar dicha ecuación. En ese caso, el caudal antes y después de la válvula es el mismo, y dado que el área transversal no cambia, la velocidad del flujo también es la misma. Por lo tanto, la presión dinámica es igual. En cambio, la presión estática disminuye debido a las pérdidas que ocurren al pasar por la válvula. La segunda idea es que, antes y después de que cambie el grado de apertura de la válvula, se puede aplicar la ecuación de Bernoulli. Cuando la válvula se abre más, el caudal aumenta, la velocidad del flujo también aumenta y la presión disminuye. Pero al mismo tiempo, como la válvula está más abierta, la pérdida de presión disminuye, lo que hace que la presión aumente. Entre estos dos efectos, lo que realmente determina el resultado es el aumento de la presión (no conozco la fórmula exacta, pero supongo que la disminución de presión causada por la velocidad del flujo es similar a un término infinitesimal de orden superior en relación con la pérdida de presión; por lo tanto, es la pérdida de presión la que determina si la presión aumenta o disminuye. El resultado final es un aumento de la presión). No hay objeciones a lo anterior. 4. La presión en la salida de la bomba está determinada por la resistencia del sistema. Si la válvula de cierre en la salida de la bomba se cierra, la presión en la salida de la bomba aumentará. Pero al mismo tiempo, también aumentará la energía necesaria para superar la resistencia de la válvula. ¿Cómo cambia entonces la presión detrás de la válvula? Comentarios: En el caso de las bombas centrífugas, la presión en la salida de la bomba está determinada tanto por la curva de características de la bomba como por la curva del conducto; dicha presión incluye tanto la presión dinámica como la presión estática. Al cerrar la válvula de cierre, el caudal disminuye, la presión total aumenta, la presión dinámica disminuye y la presión estática aumenta. Al cerrar la válvula, aumenta la pérdida de presión en ella, y la presión detrás de la válvula disminuye. La presión en la salida de la bomba, según dices, está determinada por la resistencia del sistema; eso se refiere a bombas de desplazamiento positivo, no a bombas centrífugas.

Mi entendimiento es que al instalar una placa de orificios, se aumenta la resistencia en las tuberías; esto a su vez permite elevar la presión en la salida de la bomba de desplazamiento positivo, es decir, la presión en la tubería principal. En el caso de las bombas centrífugas, aunque también es posible aumentar la presión en la salida de la bomba, la diferencia entre el aceite y el agua no es grande; esto está determinado por la curva característica de las bombas centrífugas. Independientemente del tipo de bomba, la placa de orificio debe colocarse detrás del usuario, con el fin de aumentar el caudal de este mediante el incremento de P1; la condición limitante es la capacidad de la bomba.