Física

Coeficiente de Presión

Publicado por Monica González

El coeficiente de presión Cp definido como la razón entre la presión dinámica indicada por el Tubo de Pitot y la presión dinámica real del flujo en el punto medido, ha sido considerado como poseedor un valor unitario en las aplicaciones usuales.

En algunos ensayos orientados a la aerodinámica o la hidrodinámica, el coeficiente de presión de un punto cercano a un cuerpo se vuelve independiente del tamaño que este cuerpo presente.  En resultado, los modelos de ingeniería pueden probarlo a través de un túnel de viento o un túnel acuático y así se permite el cálculo del coeficiente de presión en lo que llamamos puntos críticos que rodean el modelo. Se utilizan estos valores para estimar la presión del fluido en los mencionados puntos y aplicarlos a los prototipos cuando se ensaya a escala real.

En tanto, algunos estudios realizados para flujos con bajos números de Reynolds, este siendo calculado con base en el radio externo del tubo de Pitiot. Los resultados están expuestos en la figura a continuación, observando un fuerte aumento de Cp para Re bajos. Para Re superiores a 50 se puede considerar un valor de Cp unitario.

Coeficiente de presión (presión dinámica indicada/presión dinámica real) para bajos Re.

Sondas Cilíndricas

Para la medición de la presión total se puede echar mano de otras formas además del tubo de Pitiot descrito. Una de las posibilidades ocurre con el uso de una sonda cilíndrica, que consiste en un tubo colocado transversalmente al flujo, con un pequeño orificio colocado en la posición de ataque. Esta toma de presión pasa a recibir el impacto del fluido transmitiéndoselo al instrumento indicador de presión.

Su indicación va a depender del ángulo de ataque, formado entre la toma de presión y la dirección de incidencia del flujo.

La influencia el ángulo es mayor para un menor valor de esta en la relación. Más allá que sea de simple montaje, este tipo de sonda resultan en un mayor bloqueo del área de flujo cuando se comparan con el Tubo de Pitiot y su uso es más restringido.

Obtención del Flujo:

El tubo de Pitiot o la sonda cilíndrica pueden ser utilizados para medir la velocidad del flujo en diversos puntos de la sección transversal de una tubulación, siendo que estos valores pueden ser utilizados para el cálculo del flujo en esta sección.

En principio bastaría realizar una integración del tipo dado en la ecuación a continuación, siendo Q el caudal del flujo.

Como esta integración presupone el conocimiento del perfil de velocidad, o mejor, de una función matemática que represente tal perfil, se puede aproximar la integración de una sumatoria, conforme el último término de la ecuación que sigue:

La sumatoria de la ecuación considera la discretización de la sección transversal del flujo, dividiéndola en N elementos del área Ai.

En cada uno de estos elementos será medida la velocidad vi y el producto entre vi y Ai provee el flujo en el propio elemento de área.

La sumatoria de estos flujos parciales provee el flujo total en la sección. En principio la división de la sección transversal en varios elementos de área puede ser hecha de cualquier forma, desde que toda la sección transversal de la tubulación sea considerada que no exista superposición entre los elementos del área Ai.

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