Calefacción principal, sistemas de calefacción de edificios, circuitos hidráulicos de máquinas, sistemas de drenaje, tuberías de agua: todos estos objetos consisten en tuberías. Las comunicaciones de ingeniería creadas sobre su base son el medio más económico de transportar diversas sustancias. El cálculo hidráulico de las tuberías le permite determinar los valores de muchas características con el rendimiento máximo de los elementos de la tubería.
Se realizan cálculos hidráulicos para todos los sistemas: calefacción, fontanería, alcantarillado
Contenido
Lo que se calcula
Este procedimiento se realiza con respecto a los siguientes parámetros operativos de comunicaciones de ingeniería.
- Caudal de fluido en segmentos individuales del suministro de agua.
- El caudal del medio de trabajo en las tuberías.
- El diámetro óptimo del suministro de agua, que proporciona una caída de presión aceptable.
Considere la metodología para calcular estos indicadores en detalle.
Consumo de agua
Los datos sobre el consumo normativo de agua por accesorios de plomería individuales se indican en el apéndice de SNiP 2.04.01-85. Este documento regula la construcción de redes de alcantarillado y sistemas internos de suministro de agua. Lo siguiente es parte de la tabla relevante.
tabla 1
| Arreglo de tubería | Flujo total (agua caliente sanitaria y agua fría), litro / segundo | Consumo de agua fría, litro / segundo. |
| Inodoro con válvula de agua directa | 1,4 | 1,4 |
| Inodoro con un tanque para drenar el agua | 0,10 | 0,10 |
| Cabina de ducha (batidora) | 0,12 | 0,08 |
| Baño (mezclador) | 0,25 | 0,17 |
| Fregadero (mezclador) | 0,12 | 0,08 |
| Lavabo (mezclador) | 0,12 | 0,08 |
| Lavabo (grifos de agua) | 0,10 | 0,10 |
| Grifo de riego | 0,3 | 0,3 |
Si tiene la intención de usar varios dispositivos al mismo tiempo, se suma el flujo. Entonces, en el caso de que la ducha esté funcionando en el primer piso con el uso simultáneo del inodoro en el segundo piso, es lógico agregar el volumen de consumo de agua por ambos consumidores: 0.12 + 0.10 = 0.22 litro / segundo.
La presión del agua en el suministro futuro depende de la exactitud de los cálculos.
¡Importante! La siguiente regla se aplica a las tuberías de agua contra incendios: para un chorro, debe proporcionar una velocidad de flujo de al menos 2.5 litros / seg.
Está bastante claro que durante la lucha contra incendios, el número de chorros de una boca de incendios está determinado por el área y el tipo de edificio. Para facilitar la consulta, la información sobre este tema también está disponible en forma de tabla.
Tabla 2
| Tipo de edificio | Cantidad de extinción de incendios requerida |
| Administración de empresas (volumen hasta 25,000 metros cúbicos) | 1 |
| Edificios públicos (volumen de hasta 25,000 metros cúbicos, más de 10 pisos) | 2 |
| Edificios públicos (volumen de hasta 25,000 metros cúbicos, hasta 10 pisos) | 1 |
| Edificio de administración (volumen de hasta 25,000 metros cúbicos, 10 y más pisos) | 2 |
| Edificio de gestión (de 6 a 10 pisos) | 1 |
| Edificio residencial (de 16 a 25 pisos) | 2 |
| Edificio residencial (hasta 16 pisos) | 1 |
Tasa de flujo
Supongamos que nos enfrentamos a la tarea de calcular una red de suministro de agua sin salida a un caudal máximo dado a través de ella. El propósito de los cálculos es determinar el diámetro al que se garantizará un caudal aceptable a través de la tubería (de acuerdo con SNiPu - 0.7 - 1.5 m / s).
Para seleccionar el diámetro de la tubería, los cálculos también son necesarios.
Aplicamos las fórmulas. El tamaño de la tubería está relacionado con el caudal de agua y su caudal mediante las siguientes fórmulas:
S = π * R2 dónde
S es el área de la sección transversal de la tubería.Unidad de medida - metro cuadrado; π es el número irracional conocido; R es el radio del diámetro interno de la tubería.
Unidad de medida: los mismos metros cuadrados.
En una nota! Para las tuberías de hierro fundido y acero, el radio generalmente se equipara a la mitad de su diámetro nominal (DN). La mayoría de los productos tubulares de plástico tienen un diámetro exterior nominal un paso mayor que el diámetro interior. Por ejemplo, para una tubería de polipropileno con una sección transversal interna de 32 milímetros, el diámetro exterior es de 40 milímetros.
La siguiente fórmula se ve así:
W = V × S, donde
W - consumo de agua en metros cúbicos; V - caudal de agua (m / s); S - área seccional (metros cuadrados).
Ejemplo. Calcularemos la tubería del sistema de extinción de incendios para un chorro, cuyo flujo de agua es de 3.5 litros por segundo. En el sistema SI, el valor de este indicador será: 3.5 l / s = 0.0035 m3 / s. Esta velocidad de flujo por chorro se normaliza para extinguir un incendio dentro de edificios industriales y de almacenamiento con un volumen de 200 a 400 metros cúbicos y una altura de hasta 50 metros.
Para tuberías de polímero, el diámetro exterior puede ser un paso más grande que el interior
Primero tomamos la segunda fórmula y calculamos el área mínima de la sección transversal. Si la velocidad es de 3 m / s., Este indicador es igual a
S = W / V = 0.0035 / 3 = 0.0012 m2
Entonces el radio de la sección interna de la tubería será así:
R = √S / π = 0.019 m.
Por lo tanto, el diámetro interno de la tubería debe ser igual a un mínimo
Ext. = 2R = 0.038 m = 3.8 centímetros.
Si el resultado de los cálculos es un valor intermedio entre los valores estándar de las dimensiones de los productos tubulares, el redondeo se realiza hacia arriba. Es decir, en este caso, es adecuada una tubería de acero estándar con DN = 40 mm.
Qué fácil es saber el diámetro. Para realizar un cálculo rápido, puede usar otra tabla que relacione directamente el flujo de agua a través de la tubería con su diámetro nominal. Se presenta a continuación.
Tabla 3
| Consumo, litro / seg. | Control remoto mínimo de la tubería, milímetros. |
| 10 | 50 |
| 6 | 40 |
| 4 | 32 |
| 2,4 | 25 |
| 1,2 | 20 |
| 0,6 | 15 |
| 0,20 | 10 |
Pérdida de presión
El cálculo de la pérdida de presión en una sección de una tubería de longitud conocida es bastante simple. Pero aquí debe usar una buena cantidad de variables. Puede encontrar sus valores en los directorios. Y la fórmula es la siguiente:
P = b × L × (1 + K), donde
P - pérdida de presión en metros de agua. Esta característica es aplicable en vista del hecho de que la presión del agua en su flujo cambia; b - pendiente hidráulica de la tubería; L es la longitud de la tubería en metros; K es un coeficiente especial. Esta configuración depende del propósito de la red.
La pérdida de presión se ve afectada por la presencia de válvulas de cierre y curvas de tubería.
Esta fórmula está muy simplificada. En la práctica, las caídas de presión son causadas por válvulas y curvas de tuberías. Con las figuras que representan este fenómeno en los accesorios, puede familiarizarse estudiando la siguiente tabla.
Tabla 4
| Equivalente a la longitud de la sección recta de la tubería, metros | ||||||||||||
| Diámetro | 300 | 250 | 200 | 150 | 125 | 100 | 80 | 65 | 50 | 40 | 32 | 25 |
| 50% llave de paso abierta | 60 | 60 | 60 | 45 | 30 | 30 | 15 | 15,0 | 15 | 15,0 | 15 | 15,0 |
| 75% llave de paso abierta | 8 | 8 | 8 | 6 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 |
| Llave de paso 100% abierta | 2 | 2 | 2 | 1,5 | 1 | 1 | 0,50 | 0,50 | 0,5 | 0,5 | 0,50 | 0,5 |
| La válvula de retención | 35 | 25 | 25 | 20 | 15 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 |
| La válvula de retención plegable | 45 | 30 | 30 | 25 | 20 | 15 | 12 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 |
| Estrechamiento cónico | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Codo de 90 grados | 7 | 5 | 4 | 2,7 | 2,5 | 1,7 | 1,30 | 0,9 | 0,70 | 0,6 | 0,40 | 0,3 |
| Curva de 90 grados | 5,5 | 5 | 3 | 2 | 1,8 | 1,20 | 1 | 0,7 | 0,50 | 0,4 | 0,30 | 0,2 |
Algunos elementos de la fórmula anterior deben ser comentados. Las probabilidades son simples. Sus valores se pueden encontrar en SNiPa No. 2.04.01-85.
Tabla 5
|
Propósito del suministro de agua. |
Coeficiente |
| Lucha contra incendios | 0,15 |
| Beber en el hogar | 0,3 |
| Lucha contra incendios | 0,1 |
| Producción económica y fuego | 0,2 |
En cuanto al concepto de "pendiente hidráulica", entonces todo es mucho más complicado.
¡Importante! Esta característica muestra la resistencia ejercida por la tubería al movimiento del agua.
La pendiente hidráulica es una derivada de los siguientes parámetros:
- tasa de flujo. La dependencia es directamente proporcional, es decir, la resistencia hidráulica es mayor, cuanto más rápido se mueve el flujo;
- diámetro de la tubería.Aquí la dependencia ya es inversamente proporcional: la resistencia hidráulica aumenta con una disminución en la sección transversal de la rama de ingeniería;
- rugosidad de las paredes. Este indicador a su vez depende del material de la tubería (la superficie del HDPE o polipropileno es más lisa que la del acero). En algunos casos, un factor importante es la edad de las tuberías de agua. Los depósitos de cal y el óxido formados con el tiempo aumentan la rugosidad de la superficie de sus paredes.
En tuberías viejas, la resistencia hidráulica aumenta, ya que debido al crecimiento excesivo de las paredes internas de las tuberías, su espacio libre se reduce
Usando la tabla Shevelev
Para resolver el problema asociado con la determinación de la pendiente hidráulica usando una calculadora, puede usar completamente la tabla de cálculo hidráulico de tuberías de agua desarrollada por F. Shevelev. Contiene datos para diferentes diámetros, materiales y caudales. Además, la tabla contiene enmiendas relacionadas con tuberías viejas. Pero aquí debe aclararse un punto: las correcciones de edad no se aplican a todos los tipos de productos de tuberías de polímero. La estructura de la superficie del polietileno ordinario o reticulado, polipropileno y plástico metálico no cambia durante todo el período de operación.
Debido al gran volumen de la tabla Shevelev, no es práctico publicarlo por completo. A continuación hay un pequeño extracto de este documento para una tubería de plástico con un diámetro de 16 milímetros.
Tabla 6
| Velocidad, m / s | Caudal litro / seg. | Pendiente hidráulica para una longitud de tubería de 1000 metros (1000i) |
| 1,50 | 0,17 | 319,8 |
| 1,41 | 0,16 | 287,2 |
| 1,33 | 0,15 | 256,1 |
| 1,24 | 0,14 | 226,6 |
| 1,15 | 0,13 | 198,7 |
| 0,88 | 0,1 | 124,7 |
| 0,90 | 0,09 | 103,5 |
| 0,71 | 0,08 | 84 |
Al analizar los resultados del cálculo de la caída de presión, debe tenerse en cuenta que la mayoría de los accesorios de plomería requieren una cierta sobrepresión para el funcionamiento normal. El SNiP, adoptado hace 30 años, proporciona cifras para equipos ya obsoletos. Los modelos más modernos de equipos domésticos y sanitarios requieren para el funcionamiento normal que la sobrepresión sea de al menos 0.3 kgf / cm2 (o 3 metros de presión). Sin embargo, como muestra la práctica, es mejor poner en el cálculo un valor ligeramente mayor de este parámetro: 0.5 kgf / cm2.
El funcionamiento normal de las tuberías está garantizado por el exceso de presión en la tubería.
Ejemplos
Para una mejor asimilación de la información a continuación, se incluye un ejemplo de cálculo hidráulico de un suministro de agua de plástico. Los siguientes datos se aceptan como datos iniciales:
- diámetro - 16,6 mm;
- longitud - 27 metros;
- El caudal de agua máximo permitido es de 1,5 m / s.
En una nota! Cuando se pone en servicio el sistema de suministro de agua, las pruebas se llevan a cabo con una presión igual al menos al trabajador multiplicado por un factor de 1.3. En este caso, el acto de prueba hidráulica de una rama particular de la tubería debe incluir marcas en la presión de prueba, así como en la duración del trabajo de prueba.
La pendiente hidráulica de una longitud de 1000 metros es (tomamos el valor de la tabla) 319.8. Pero dado que la fórmula para calcular la caída de presión no debe ser sustituida por 1000i, sino simplemente i, este indicador debe dividirse entre 1000. Como resultado, obtenemos:
319,8:1000=0,3198
Para el suministro de agua potable doméstica, el coeficiente K se toma igual a 0.3.
Al calcular es importante tener en cuenta el propósito del suministro de agua.
Después de sustituir estos valores, la fórmula se verá así:
P = 0.3198 × 27 × (1 + 0.3) = 11.224 metros.
Por lo tanto, se producirá una sobrepresión igual a 0.5 atmósferas en el instrumento sanitario final a una presión en la tubería del sistema de suministro de agua de 0.5 + 1.122 = 1.622 kgf / cm2. Y como la presión en la línea, por regla general, no cae por debajo de 2.5 a 3 atmósferas, esta condición es bastante factible.
Cálculo hidráulico de tuberías de sistemas de calefacción mediante programas.
El cálculo de la calefacción de una casa privada es un procedimiento bastante complicado. Sin embargo, los programas especiales lo simplifican enormemente. Hoy, una selección de varios servicios en línea de este tipo está disponible. La salida contiene los siguientes datos:
- diámetro requerido de la tubería;
- una cierta válvula utilizada para equilibrar;
- tamaños de elementos calefactores;
- valores de sensores de presión diferencial;
- parámetros de control para válvulas termostáticas;
- ajustes numéricos de partes reguladoras.
Oventrop co programa para la selección de tubos de polipropileno. Antes de comenzar, debe determinar los elementos necesarios del equipo y establecer la configuración. Al final de los cálculos, el usuario recibe varias opciones para implementar el sistema de calefacción. Hacen cambios iterativamente.
El cálculo de la red de calor le permite elegir las tuberías correctas y descubrir el flujo de refrigerante
Este software de cálculo hidráulico le permite seleccionar elementos de tubería de la línea del diámetro deseado y determinar la velocidad de flujo del refrigerante. Es un asistente confiable en el cálculo de estructuras de una o dos tuberías. La conveniencia del trabajo es una de las principales ventajas de Oventrop co. Este programa incluye bloques listos para usar y catálogos de materiales.
Programa HERZ CO: cálculo teniendo en cuenta al recolector. Este software está disponible gratuitamente. Le permite hacer cálculos independientemente del número de tuberías. HERZ CO ayuda a crear proyectos para edificios renovados y nuevos.
¡Nota! Hay una advertencia: la mezcla de glicol se usa para crear estructuras.
El programa también se centra en el cálculo de sistemas de calefacción de una y dos tuberías. Con su ayuda, se tiene en cuenta la acción de la válvula termostática, y también se determinan las pérdidas de presión en los dispositivos de calentamiento y un indicador de resistencia al flujo del portador de calor.
Los resultados del cálculo se muestran en forma gráfica y esquemática. HERZ CO tiene una función de ayuda. El programa tiene un módulo que realiza la función de buscar y localizar errores. El paquete de software contendrá un catálogo de datos sobre electrodomésticos para calefacción y válvulas.
Producto de software Instal-Therm HCR. Con este software, se pueden calcular radiadores y calefacción de superficie. Su kit de entrega incluye el módulo Tece, que contiene rutinas para diseñar varios tipos de sistemas de suministro de agua, escanear dibujos y calcular pérdidas de calor. El programa está equipado con varios catálogos que contienen accesorios, baterías, aislamiento térmico y una variedad de accesorios.
La longitud de la tubería es importante para los cálculos.
Programa informático "TRÁNSITO". Este paquete de software permite el cálculo hidráulico multivariado de tuberías en las que hay estaciones intermedias de bombeo de aceite (en adelante, NPS). Los datos iniciales son:
- rugosidad absoluta de las tuberías, presión al final de la línea y su longitud;
- elasticidad y viscosidad cinemática de vapores saturados de aceite y su densidad;
- marca y número de bombas incluidas tanto en la estación principal como en las estaciones de bombeo intermedias;
- diseño de tubería por diámetro;
- perfil de tubería.
El resultado del cálculo se presenta en forma de datos sobre las características de las secciones de gravedad del tronco y sobre la tasa de bombeo. Además, el usuario recibe una tabla que muestra el valor de la presión antes y después de cualquiera de los NPS.
En conclusión, debe decirse que los métodos de cálculo más simples se dieron anteriormente. Los profesionales usan esquemas mucho más complejos.
