Variación de presión en interior de cilindro
Es un caso real, al cual no encuentro explicación.
Tengo instalado en una máquina un cilindro metálico, diámetro 2000 mm. Y alto 900 mm., el grosor de las paredes de acero soldadas es de 30 mm.
Está refrigerado interiormente por agua, mediante circuito cerrado.
Dispone de una bomba de recirculación de agua a una presión máxima de 6 Kgs/cm2. Y un caudal de 40 litros minuto,
En la aplicación real, me encuentro que dicho cilindro se ha deformado por los laterales de diámetro 2000 mm. Habiéndose abombado dichas paredes 60 mm.
Dicho cilindro estaba totalmente lleno de agua, trabajando a una temperatura constante de 30ºC.
Por avería de la refrigeración, supongo que la temperatura podría haber subido a 60 - 70ºC.
¿Es posible que la diferencia de temperatura haya provocado esta deformación?
¿A qué presión podría haber llegado interiormente?
Tengo instalado en una máquina un cilindro metálico, diámetro 2000 mm. Y alto 900 mm., el grosor de las paredes de acero soldadas es de 30 mm.
Está refrigerado interiormente por agua, mediante circuito cerrado.
Dispone de una bomba de recirculación de agua a una presión máxima de 6 Kgs/cm2. Y un caudal de 40 litros minuto,
En la aplicación real, me encuentro que dicho cilindro se ha deformado por los laterales de diámetro 2000 mm. Habiéndose abombado dichas paredes 60 mm.
Dicho cilindro estaba totalmente lleno de agua, trabajando a una temperatura constante de 30ºC.
Por avería de la refrigeración, supongo que la temperatura podría haber subido a 60 - 70ºC.
¿Es posible que la diferencia de temperatura haya provocado esta deformación?
¿A qué presión podría haber llegado interiormente?
1 Respuesta
Respuesta de gilillo
1
Deja te comento algo que calcule, no se si te sirva para suponer lo que paso, porque me falta información sobre tu equipo.
No se a que presión pudo haber llegado, en realidad si la puedo calcular, pero antes de eso detente a pensar en al incremento de volumen que sufrió el contenido del recipiente.
Para las dimensiones de tu cilindro tiene un volumen normal de 2827 lts. A temperatura normal (20-30ºC) más o menos le caben 2822 kg de agua. Si esta cantidad de agua la calentamos a 70ºC nuestro volumen alcanzara: 2886 lts, es decir se incremento casi 60lts el contenido, tal vez eso pudo provocar el abombamiento. Depende de la facilida de deformación del material.
Ahora si quieres que calculemos la presión que se pudo generar:
El coeficiente de compresibilidad del agua es de 0.00005 atm^-1, es decir que para reducir 0.00005 veces el volumen del agua necesitas aplicar 1 atmósfera de presión.
Si quisieras que tu recipiente no se hubiera deformado ante ese cambio de temperatura la presión que debería poder soportar es la siguiente:
DV = V2 - V1 = 2886 - 2827 = 59 lts
DV /V = 59 / 2827 = 0.0208
DV / V = K*DP
DP = 0.0208/K = 0.0208 / 0.00005
DP = 416 atmosferas
La verdad es una presión endiablada para que no se halla deformado. Lo que no estoy seguro es si esa presión fue suficiente para provocar tanta deformación; tendríamos que analalizar que tanto se incremento el volumen del recipiente.
No se a que presión pudo haber llegado, en realidad si la puedo calcular, pero antes de eso detente a pensar en al incremento de volumen que sufrió el contenido del recipiente.
Para las dimensiones de tu cilindro tiene un volumen normal de 2827 lts. A temperatura normal (20-30ºC) más o menos le caben 2822 kg de agua. Si esta cantidad de agua la calentamos a 70ºC nuestro volumen alcanzara: 2886 lts, es decir se incremento casi 60lts el contenido, tal vez eso pudo provocar el abombamiento. Depende de la facilida de deformación del material.
Ahora si quieres que calculemos la presión que se pudo generar:
El coeficiente de compresibilidad del agua es de 0.00005 atm^-1, es decir que para reducir 0.00005 veces el volumen del agua necesitas aplicar 1 atmósfera de presión.
Si quisieras que tu recipiente no se hubiera deformado ante ese cambio de temperatura la presión que debería poder soportar es la siguiente:
DV = V2 - V1 = 2886 - 2827 = 59 lts
DV /V = 59 / 2827 = 0.0208
DV / V = K*DP
DP = 0.0208/K = 0.0208 / 0.00005
DP = 416 atmosferas
La verdad es una presión endiablada para que no se halla deformado. Lo que no estoy seguro es si esa presión fue suficiente para provocar tanta deformación; tendríamos que analalizar que tanto se incremento el volumen del recipiente.
