Flujo de agua a través de la tubería a la presión deseada.
El contenido del artículo
La tarea principal de calcular el volumen de consumo de agua en una tubería por su sección transversal (diámetro) es seleccionar las tuberías para que el consumo de agua no sea demasiado grande y la presión se mantenga buena. En este caso, es necesario tener en cuenta:
- diámetros (DN sección interior),
- pérdida de carga en el área calculada,
- caudal hidráulico,
- presión máxima,
- influencia de giros y puertas en el sistema,
- material (características de las paredes de la tubería) y longitud, etc.
La selección del diámetro de la tubería de acuerdo con el caudal de agua utilizando la tabla se considera una forma más simple, pero menos precisa, que medir y calcular la presión, la velocidad del agua y otros parámetros en la tubería, realizados localmente.
Circunferencia de la tubería
¿Dónde comienza la determinación del diámetro de la tubería por caudal? Si es nuevo en el tendido de redes, este proceso comienza con la comprensión de qué es el diámetro.
Entonces, el diámetro es un segmento que conecta dos puntos extremos en un círculo ubicado en lados opuestos de la estructura. El diámetro de la tubería se calcula en función del caudal, es una de las dimensiones generales importantes del sistema.
La sabiduría del cálculo
¿Qué se tiene en cuenta en el momento de los cálculos, qué parámetros hay que tener en cuenta?
- El espesor de la pared de la estructura.
- Dimensión interna de la línea.
- Dimensión exterior de los elementos de malla.
- El diámetro nominal de la estructura, a menudo denominado DN en las fórmulas.
- Un indicador que caracteriza el pasaje condicional, al que se hace referencia en los cálculos como Du. Medido en milímetros.
Además, se debe tener en cuenta qué se moverá en el sistema, bajo qué presión y la longitud de la ruta. También es necesario tener en cuenta para qué tipo de tubería son los cálculos. Los parámetros para el sistema de calefacción y el suministro de agua difieren.
Anteriormente, el tamaño de las estructuras se calculaba e indicaba en pulgadas, pero en los últimos años se ha practicado cada vez más hacer cálculos en centímetros, milímetros. Pero incluso si calculó todo en pulgadas, no importa, simplemente use una de las tablas de conversión de medidas publicadas generosamente en la Web.
Normas para determinar el caudal
Consumo de agua
Un punto importante es determinar correctamente el flujo de agua en la tubería.
Tomemos una casa de campo. Para determinar el tamaño de las estructuras utilizadas para suministrar agua a la estructura, se debe calcular el consumo máximo. Este punto es importante no solo para comprender qué elementos se necesitan para la ruta, sino también para los procesos de perforación correctos, cuando el tamaño del casing es importante.
Consideremos la situación con un ejemplo. Casa particular de tamaño medio. Esto quiere decir que tiene una cocina donde se debe suministrar agua, un baño (inodoro, baño, que también albergará un lavabo). Además, ahora se utilizan lavadoras, que también deben estar conectadas al sistema. En el verano, necesitará el riego de los macizos y macizos de flores. Con base en estos datos de entrada, se puede concluir que para suministrar agua a esta economía se necesitará un sistema de suministro de agua con parámetros aproximados de 3 metros cúbicos por hora.
Para tal carga, las bombas de tres pulgadas son adecuadas. La unidad en sí tiene un diámetro de 75 cm. Al instalar la bomba, es importante recordar que el dispositivo no debe entrar en contacto con las paredes de la carcasa, lo que significa que debes cuidar que haya espacio libre entre los elementos. - dentro de la tubería.
Como regla general, una bomba de tres pulgadas es suficiente para suministrar agua a una casa privada.
Reducir la presión y calcular la resistencia hidráulica
Para determinar la altura dentro de las tuberías y la correcta selección de equipos que ayuden a bombear medios líquidos o gaseosos, es necesario calcular la caída de presión. En ausencia de acceso a la red de Internet, los cálculos se realizan de acuerdo con la fórmula:
Δp=λ·(l/D1)·(ρ/2)·v²
Δp - caídas de tensión en la sección de la tubería, Pa l - longitud de la sección de la tubería, m λ - coeficiente de resistencia d1 - sección transversal de la tubería, m ρ - nivel de densidad del medio transportado, kg / m3 v - velocidad de movimiento, m / s
La resistencia hidráulica se forma bajo la influencia de 2 factores principales:
- Resistencia a la fricción;
- resistencia local.
La primera opción se proporciona para la formación de irregularidades y rugosidades que impiden el movimiento del medio bombeado. Para superar el efecto inhibidor, se requiere un consumo de energía adicional. Con un flujo laminar y el correspondiente exponente de Reynolds bajo (Re), caracterizado por la uniformidad y la exclusión de la posibilidad de mezclar capas adyacentes de medios líquidos o gaseosos, el efecto de rugosidad es mínimo. Esto se debe a un aumento en el parámetro de la subcapa extremadamente viscosa del medio bombeado, en relación con las irregularidades y protuberancias formadas en la superficie de las tuberías. Estas condiciones permiten que las tuberías se consideren hidráulicamente lisas.
Con un aumento en el valor de Reynolds, la subcapa viscosa tiene un espesor menor, lo que asegura la superposición de irregularidades y el efecto de rugosidad, el nivel de resistencia hidráulica no depende del exponente de Reynolds, y la altura promedio de los salientes en el revestimiento de tubería. Un aumento posterior en el valor de Reynolds permite transferir el medio bombeado a un modo de flujo turbulento, donde se forma la destrucción de la subcapa viscosa y la fricción formada está determinada por el valor de rugosidad.
La pérdida por fricción se calcula mediante sustitución de datos:
HT = [(λ · l) / de] · [w2 / (2g)]
- HT - pérdida de carga con resistencia a la fricción, m
- [w2 / (2g)] - cabeza de velocidad, m
- λ - coeficiente de resistencia
- l - longitud de la sección de la tubería, m
- dЭ - valor equivalente de la sección transversal de la tubería, m
- w - velocidad de movimiento de los medios, m / s
- g - aceleración debida a la gravedad, m / s2
Métodos para calcular las dependencias del caudal de agua y el diámetro de la tubería.
Usando las fórmulas a continuación, puede calcular el flujo de agua en la tubería y determinar la dependencia del diámetro de la tubería en el flujo de agua.
En esta fórmula de consumo de agua:
- q es el caudal en l / s,
- V - determina la velocidad del flujo hidráulico en m / s,
- d - sección interna (diámetro en cm).
Conociendo el caudal yd de la sección, es posible, mediante cálculos inversos, establecer la velocidad o, conociendo el caudal y la velocidad, determinar el diámetro. En el caso de un sobrealimentador adicional (por ejemplo, en edificios de gran altura), la presión que genera y el caudal hidráulico se indican en el pasaporte del instrumento. Sin inyección adicional, la velocidad de flujo varía con mayor frecuencia en el rango de 0,8-1,5 m / s.
Para cálculos más precisos, las pérdidas de carga se tienen en cuenta utilizando la fórmula de Darcy:
Para calcular, debe instalar adicionalmente:
- longitud de la tubería (L),
- factor de pérdida, que depende de la rugosidad de las paredes de la tubería, turbulencia, curvatura y secciones con válvulas de cierre (λ),
- viscosidad del fluido (ρ).
La relación entre el valor D de la tubería, el caudal hidráulico (V) y el caudal de agua (q), teniendo en cuenta el ángulo de pendiente (i), se puede expresar en una tabla donde dos cantidades conocidas están conectadas por un línea recta, y el valor de la cantidad deseada se verá en la intersección de la escala y la línea recta.
Para justificación técnica, también se construyen gráficos de la dependencia de los costos operativos y de capital con la determinación del valor óptimo de D, que se establece en la intersección de las curvas de costos operativos y de capital.
El cálculo del flujo de agua a través de la tubería teniendo en cuenta la caída de presión se puede realizar utilizando calculadoras en línea (por ejemplo: https://allcalc.ru/node/498; https://www.calc.ru/gidravlicheskiy- raschet-truboprovoda.html). Para el cálculo hidráulico, como en la fórmula, debe tener en cuenta el factor de pérdida, lo que implica la elección:
- método de cálculo de la resistencia,
- el material y tipo de los sistemas de tuberías (acero, hierro fundido, amianto, hormigón armado, plástico), donde se tiene en cuenta que, por ejemplo, las superficies plásticas son menos rugosas que el acero y no se corroen,
- diámetros interiores,
- longitud de la sección,
- caída de presión por cada metro de tubería.
Algunas calculadoras tienen en cuenta características adicionales de los sistemas de tuberías, por ejemplo:
- nuevo o no nuevo con revestimiento bituminoso o sin revestimiento protector interno,
- con revestimiento externo de plástico o cemento polímero,
- con revestimiento externo de cemento-arena, aplicado por diferentes métodos, etc.
Cómo calcular el diámetro de una tubería de gas.
La tubería de gas se calcula de forma ligeramente diferente a la tubería de agua. Aquí los valores fundamentales son:
- velocidad y presión del gas;
- longitud de la tubería con pérdida de presión en los accesorios;
- caída de presión dentro de límites aceptables.
El cálculo del diámetro de la tubería de gas se puede realizar mediante la fórmula:
donde di es el diámetro interior de la tubería, m;
V´ - consumo volumétrico de aire comprimido, m³ / s;
L es la longitud de la tubería, ajustada para accesorios, m;
Δp - caída de presión permitida, bar;
pmáx - presión superior del compresor, bar.
Por lo tanto, al elegir un diámetro de tubería, un parámetro importante es el rendimiento, que depende de la sección transversal y el tamaño interno de la línea. Por lo tanto, es imperativo medir datos como la presión permitida, el grosor de la pared, el diámetro interior de la tubería, las propiedades del portador de calor o del gas.
¿Cómo dimensiona la tubería? Cuéntenos, ¿con qué parámetros calculó las tuberías para su propia casa?
Al instalar tuberías de agua, lo más difícil es calcular el rendimiento de las secciones de tubería. Los cálculos correctos garantizarán que el caudal de agua no sea demasiado grande y que su presión no disminuya.
