Cálculo del consumo de agua por la sección interna de la tubería: fórmulas y otros métodos.

El cálculo del consumo de agua sobre la sección transversal de una tubería de agua actúa como un punto de partida en un sistema complejo de cálculos hidrodinámicos. Al construir o reconstruir un edificio, al organizar un sistema de extinción de incendios, es imprescindible calcular cuánta agua fluirá al objeto a una presión conocida en el sistema si se instalan tuberías de una determinada sección.

Al calcular el flujo de agua, se tienen en cuenta varios factores, uno de los más importantes es la sección transversal de la tubería de suministro y la presión en el sistema

¿Qué factores se tienen en cuenta al calcular el flujo de agua?

La determinación del flujo de agua por el diámetro de la tubería le permite obtener datos muy cercanos a los reales, pero no siempre. Además del diámetro de la tubería, una serie de factores afectan el caudal real:

• nivel de presión A presiones más altas en el sistema de tuberías, los consumidores recibirán más agua. El cálculo del flujo de agua por diámetro y presión de la tubería le permite obtener datos más precisos que el uso de un solo parámetro. En base a estos valores, se determina el espesor de pared de tubería requerido;
• La presión del agua en el sistema depende de los cambios en el diámetro de las tuberías, curvas y giros, ramas, la presencia de válvulas de cierre. Cuanto más complicada es la configuración del sistema de suministro de agua, más difícil es determinar los indicadores reales del caudal de agua a través de la tubería a una presión especificada según SNiP;
• Por la fuerza de fricción que impide el movimiento del flujo de agua, con una mayor longitud del sistema, el caudal de agua a través de la tubería se reduce significativamente, ya que la velocidad del fluido se mueve;
• rugosidad de las paredes internas del suministro de agua. Las estructuras modernas de polímeros tienen aproximadamente un diez por ciento más de rendimiento que los últimos productos de materiales tradicionales: hormigón, hierro fundido y acero;
• Durante el uso prolongado, varios depósitos están obstruyendo el interior de la tubería. El cambio en el alivio interno debido a la obstrucción es casi imposible de calcular utilizando fórmulas matemáticas. Por lo tanto, determinar con precisión la cantidad de agua que pasa a través de la tubería será imposible. Los nuevos materiales poliméricos permiten no tener en cuenta el factor de obstrucción gradual del sistema, ya que la formación de crecimientos en su superficie interna se elimina prácticamente.

El consumo de agua dependerá de la configuración del suministro de agua, así como del tipo de tuberías desde las cuales se monta la red.

Por lo tanto, al calcular la presión del agua dependiendo del diámetro de la tubería, sin tener en cuenta otros factores que afectan el caudal real del líquido, se pueden cometer errores significativos.

Métodos para calcular la cantidad de agua a lo largo de la sección transversal de la tubería

El rendimiento de la tubería se puede calcular utilizando varios métodos diferentes. Puedes usar:

• métodos físicos de cálculo de acuerdo con fórmulas especiales que son excelentes cuando se realizan cálculos para el suministro de agua y alcantarillado;
• métodos tabulares de cálculo, que proporcionan valores aproximados, que en la mayoría de los casos son suficientes para tomar decisiones posteriores. Para obtener valores precisos, use tablas Shevelev.Además de la sección interna, estas tablas tienen en cuenta una serie de otros parámetros, cuyo efecto afecta el rendimiento de la tubería;
• calculadoras especiales en línea gratuitas;
• Programas informáticos especiales para calcular diversos parámetros asociados con el funcionamiento del sistema de tuberías. Las grandes empresas rusas utilizan el programa de hidrosistema doméstico pagado. Puede encontrar enlaces en Internet que le permiten utilizar el programa TAScope, que se usa ampliamente en muchos países.

Cálculo del consumo de agua por diámetro y otros parámetros.

Obtener los datos calculados del flujo de agua le permite determinar:

• con la selección de tuberías del diámetro deseado, que está vinculado al rendimiento estimado;
• con el grosor de sus paredes asociado con la presión interna estimada;
• con materiales que se usarán al tender la tubería;
• con tecnología de instalación de baúl.

El cálculo del consumo de agua le permite elegir el tipo de tubería y su diámetro

Es posible calcular la cantidad de agua consumida por una fórmula simple:

q = π × d2 / 4 × V

En la fórmula anterior, se utilizan los parámetros: d - diámetro interno de la tubería; V es la velocidad de flujo de la corriente de agua; q es el valor del flujo de agua.

¡Nota! Para el cálculo, las características de la velocidad del flujo de agua, que pueden ser tanto naturales, con flujo por gravedad, y creadas artificialmente por medio de una fuente externa de bombeo, no importan.

En un sistema libre de gravedad, donde el agua se mueve por gravedad desde una torre de agua, la velocidad del flujo de agua está en el rango de 0.7 m / sa 1.9 m / s (en un sistema de suministro de agua de la ciudad, el flujo de agua generalmente se mueve a una velocidad de un metro y medio por segundo). Cuando se usa una fuente externa para inyección, la velocidad unida a ellos está determinada por los datos del pasaporte del sobrealimentador.

La fórmula anterior incluye tres parámetros y permite, conociendo dos de ellos, determinar el tercero.

Determinación del flujo de agua con una posible caída de presión.

La fórmula considerada para determinar el flujo de agua por el diámetro interno de la tubería y la velocidad del flujo de agua se considera simplificada. No tiene en cuenta el cambio de presión bajo la influencia de circunstancias que pueden conducir a una presión más baja o más alta en el sistema de tuberías. La fórmula de Darcy le permite hacer un cálculo que tiene en cuenta las pérdidas en los puntos extremos de la tubería. Se parece a esto:

ΔΡ = λL / D * V²/ 2gρ

La fórmula de Darcy tiene en cuenta los siguientes parámetros:

P es la viscosidad; λ es el coeficiente de fricción, cuyo valor está determinado por:

• la configuración de la tubería, directa o con giros y curvas complejas;
• turbulencia en el flujo de agua;
• rugosidad de la superficie interna de la tubería;
• La presencia de obstáculos en forma de secciones con válvulas de cierre.

El coeficiente de fricción se ve afectado por la presencia de elementos de bloqueo y su número.

L es la longitud de las tuberías; D es el valor de la sección interna; V es la velocidad de movimiento de la corriente de agua; g es la aceleración de la gravedad.

Cálculos simplificados

La fórmula de Darcy se usa en cálculos hidrodinámicos complejos. En la mayoría de los casos, usar la fórmula habitual para determinar el caudal es suficiente. Los cálculos complejos se pueden evitar recurriendo a tablas basadas en una combinación de cuatro parámetros:

• los valores de la sección interna - D
• caudal de fluido - q;
• caudales - V;
• pendiente de la tubería - i.

Un caso especial de los cálculos hidrodinámicos es la determinación del flujo de agua a través del orificio del grifo. Se usa la fórmula q = SV, en la cual, además de los valores de caudal y caudal de agua, se introduce el valor del área de la sección transversal del orificio del grifo. Se define de la siguiente manera:

S = πr2

Si se desconoce la velocidad del flujo de agua, se determina mediante la fórmula de Toricelli V = 2gh. En la fórmula de Toricelli: g es el valor de la aceleración de la gravedad; h es la altura de la columna de agua sobre el orificio del grifo.

Es muy posible calcular el consumo de agua en función de un valor conocido de la sección transversal interna de la tubería. La precisión de este cálculo dependerá de los efectos de varios otros factores. En algunos casos, cuando no se requiere obtener valores perfectamente precisos, es bastante permisible descuidarlos. Naturalmente, para cálculos hidrodinámicos complejos, las fórmulas simplificadas no son deseables.