Dependencia del caudal de agua de la presión y el diámetro. Capacidad de la tubería: simple sobre lo complejo

El cálculo hidráulico en el desarrollo de un proyecto de tubería tiene como objetivo determinar el diámetro de la tubería y la caída de presión del flujo del portador. Este tipo de cálculo se realiza teniendo en cuenta las características del material estructural utilizado en la fabricación de la línea, el tipo y número de elementos que componen el sistema de tuberías (tramos rectos, conexiones, transiciones, codos, etc.), productividad, propiedades físicas y químicas del entorno de trabajo.

Muchos años de experiencia práctica en la operación de sistemas de tuberías han demostrado que las tuberías con una sección transversal circular tienen ciertas ventajas sobre las tuberías con una sección transversal de cualquier otra forma geométrica:

• la relación mínima del perímetro al área de la sección transversal, es decir con la misma capacidad para garantizar el consumo del portador, el costo de los materiales aislantes y protectores en la fabricación de tuberías con una sección transversal en forma de círculo será mínimo;
• una sección transversal circular es más beneficiosa para mover un medio líquido o gaseoso desde el punto de vista de la hidrodinámica; se logra una fricción mínima del portador contra las paredes de la tubería;
• la forma de la sección en forma de círculo es máximamente resistente a los efectos de las tensiones externas e internas;
• el proceso de fabricación de tubos redondos es relativamente sencillo y asequible.

La selección de tuberías por diámetro y material se realiza sobre la base de requisitos de diseño específicos para un proceso tecnológico específico. Actualmente, los elementos de la tubería están estandarizados y unificados en diámetro. El parámetro que define al elegir un diámetro de tubería es la presión de trabajo permisible a la que se operará esta tubería.

Los principales parámetros que caracterizan la tubería son:

• diámetro condicional (nominal) - D N;
• presión nominal - P N;
• presión operativa permisible (exceso);
• material de tubería, expansión lineal, expansión lineal térmica;
• propiedades físicas y químicas del entorno laboral;
• conjunto completo del sistema de tuberías (curvas, conexiones, elementos de compensación de expansión, etc.);
• materiales aislantes para tuberías.

Diámetro nominal (paso) de la tubería (D N) Es un valor adimensional condicional que caracteriza el rendimiento de una tubería, aproximadamente igual a su diámetro interior. Este parámetro se tiene en cuenta al ajustar los productos de la tubería relacionados (tuberías, codos, accesorios, etc.).

El diámetro nominal puede oscilar entre 3 y 4000 y se indica mediante: DN 80.

Según la definición numérica, el paso nominal corresponde aproximadamente al diámetro real de ciertos tramos de la tubería. Se selecciona numéricamente de tal manera que el rendimiento de la tubería aumenta en un 60-100% al pasar del diámetro nominal anterior al siguiente.El diámetro nominal se selecciona de acuerdo con el valor del diámetro interno de la tubería. Este es el valor más cercano al diámetro real de la tubería.

Presión nominal (PN) Es una magnitud adimensional que caracteriza la presión máxima del medio de trabajo en una tubería de un diámetro dado, a la que es posible un funcionamiento a largo plazo de la tubería a una temperatura de 20 ° C.

Las clasificaciones de presión se han establecido en función de la práctica a largo plazo y la experiencia operativa: de 1 a 6300.

La presión nominal para una tubería con características específicas está determinada por la presión más cercana a la presión real creada en ella. Al mismo tiempo, todos los accesorios de tubería para esta línea deben corresponder a la misma presión. El cálculo del espesor de la pared de la tubería se realiza teniendo en cuenta el valor de la presión nominal.

Principios básicos del cálculo hidráulico.

El medio de trabajo (líquido, gas, vapor) transportado por la tubería proyectada, debido a sus especiales propiedades fisicoquímicas, determina la naturaleza del flujo del medio en esta tubería. Uno de los principales indicadores que caracterizan el medio de trabajo es la viscosidad dinámica, caracterizada por el coeficiente de viscosidad dinámica - μ.

El ingeniero-físico Osborne Reynolds (Irlanda), que estudió el flujo de varios medios, realizó una serie de pruebas en 1880, del resultado de lo cual se derivó el concepto del criterio de Reynolds (Re), una cantidad adimensional que describe la naturaleza de el flujo de líquido en una tubería. El cálculo de este criterio se realiza según la fórmula:

El criterio de Reynolds (Re) da una idea de la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas de fricción viscosas en un flujo de fluido. El valor del criterio caracteriza el cambio en la relación de estas fuerzas, lo que, a su vez, afecta la naturaleza del flujo portador en la tubería. Es habitual distinguir los siguientes modos de flujo de un vehículo líquido en una tubería, según el valor de este criterio:

• flujo laminar (Re<2300), при котором носитель-жидкость движется тонкими слоями, практически не смешивающимися друг с другом;
• modo transitorio (2300
• El flujo turbulento (Re> 4000) es un modo estable en el que en cada punto separado del flujo cambia su dirección y velocidad, lo que finalmente conduce a la igualación de la velocidad del flujo a lo largo del volumen de la tubería.

El criterio de Reynolds depende de la altura con la que la bomba bombea el líquido, la viscosidad del portador a la temperatura de funcionamiento y las dimensiones geométricas de la tubería utilizada (d, longitud). Este criterio es un parámetro de similitud para un flujo de fluido, por lo tanto, al usarlo, es posible simular un proceso tecnológico real a escala reducida, lo cual es conveniente para pruebas y experimentos.

Al realizar cálculos y cálculos mediante ecuaciones, algunas de las cantidades desconocidas especificadas se pueden tomar de fuentes de referencia especiales. El profesor, doctor en ciencias técnicas F. A. Shevelev ha desarrollado una serie de tablas para calcular con precisión el rendimiento de una tubería. Las tablas incluyen los valores de los parámetros que caracterizan tanto al propio oleoducto (dimensiones, materiales) como su relación con las propiedades fisicoquímicas del portador. Además, la literatura contiene una tabla de valores aproximados de las velocidades del flujo de líquido, vapor, gas en una tubería de varias secciones.

Selección del diámetro óptimo de la tubería

La determinación del diámetro óptimo de la tubería es un problema de producción complejo, cuya solución depende de un conjunto de diversas condiciones interrelacionadas (técnicas y económicas, características del medio de trabajo y material de la tubería, parámetros tecnológicos, etc.). Por ejemplo, un aumento en la velocidad del flujo bombeado conduce a una disminución en el diámetro de la tubería, lo que asegura el caudal del portador especificado por las condiciones del proceso, lo que implica una disminución en los costos de material, una reducción en el costo de instalación y reparación de la tubería, etc. Por otro lado, un aumento en el caudal conduce a una pérdida de altura, lo que requiere energía adicional y costos financieros para bombear un volumen dado del vehículo.

El valor del diámetro óptimo de la tubería se calcula de acuerdo con la ecuación de continuidad del flujo transformado, teniendo en cuenta el caudal del portador dado:

En un cálculo hidráulico, la tasa de flujo del líquido bombeado suele estar determinada por las condiciones del problema. El valor del caudal del medio bombeado se determina en función de las propiedades del medio dado y los datos de referencia correspondientes (ver tabla).

La ecuación de continuidad de flujo transformada para calcular el diámetro de trabajo de la tubería tiene la forma:

Cálculo de caída de cabeza y resistencia hidráulica

Las pérdidas totales de carga del líquido incluyen pérdidas debidas a la superación de todos los obstáculos por el flujo: la presencia de bombas, sifones, válvulas, codos, codos, diferencias de nivel durante el flujo a través de una tubería ubicada en ángulo, etc. Se tienen en cuenta las pérdidas por resistencias locales debidas a las propiedades de los materiales utilizados.

Otro factor importante que afecta la pérdida de carga es la fricción de la corriente en movimiento contra las paredes de la tubería, que se caracteriza por el coeficiente de resistencia hidráulica.

El valor del coeficiente de resistencia hidráulica λ depende del régimen de flujo y la rugosidad del material de la pared de la tubería. Se entiende por rugosidad los defectos e irregularidades de la superficie interior de la tubería. Puede ser absoluto o relativo. La rugosidad es diferente en forma y desigual en el área de la superficie de la tubería. Por lo tanto, los cálculos utilizan el concepto de rugosidad promedio con un factor de corrección (k1). Esta característica para una tubería en particular depende del material, la duración de su operación, la presencia de varios defectos de corrosión y otras razones. Los valores discutidos anteriormente son solo para referencia.

La relación cuantitativa entre el coeficiente de fricción, el número de Reynolds y la rugosidad está determinada por el diagrama de Moody.

Para calcular el coeficiente de fricción de flujo turbulento también se utiliza la ecuación de Colebrook-White, con cuyo uso es posible visualizar gráficas dependencias por las cuales se determina el coeficiente de fricción:

Los cálculos utilizan otras ecuaciones para el cálculo aproximado de las pérdidas de carga por fricción. Uno de los más convenientes y de uso frecuente en este caso es la fórmula de Darcy-Weisbach. Las pérdidas de carga por fricción se consideran una función de la velocidad del fluido desde la resistencia de la tubería al movimiento del fluido, expresada a través del valor de la rugosidad de la superficie de la pared de la tubería:

La pérdida de presión debida a la fricción del agua se calcula utilizando la fórmula de Hazen-Williams:

Cálculo de pérdidas de carga

La presión de trabajo en la tubería es la mayor sobrepresión, a la que se proporciona el modo especificado del proceso tecnológico. Los valores de presión mínima y máxima, así como las propiedades fisicoquímicas del medio de trabajo, son los parámetros determinantes al calcular la distancia entre las bombas que bombean el medio y la capacidad de producción.

El cálculo de las pérdidas por caída de presión en la tubería se realiza de acuerdo con la ecuación:

Ejemplos de problemas de cálculo hidráulico de una tubería con soluciones.

Problema 1

Se bombea agua al aparato con una presión de 2,2 bar a través de una tubería horizontal con un diámetro efectivo de 24 mm desde un almacén abierto. La distancia al aparato es de 32 M. El caudal se fija en 80 m 3 / hora. La altura total es de 20 M. El coeficiente de fricción supuesto es 0.028.

Calcule la pérdida de carga de líquido para las resistencias locales en esta tubería.

Datos iniciales:

Consumo Q = 80 m 3 / h = 80 1/3600 = 0.022 m 3 / s;

diámetro efectivo d = 24 mm;

longitud de la tubería l = 32 m;

coeficiente de fricción λ = 0.028;

presión en el aparato P = 2,2 bar = 2,2 · 10 5 Pa;

altura total Н = 20 m.

La solución del problema:

El caudal del movimiento del agua en la tubería se calcula utilizando la ecuación modificada:

w = (4 Q) / (π d 2) = ((4 0.022) / (3.14 2)) = 48.66 m / s

La pérdida por fricción de presión del fluido en la tubería está determinada por la ecuación:

H Т = (λ · l) / (d ·) = (0.028 · 32) / (0.024 · 2) / (2 · 9.81) = 0.31 m

La pérdida de carga total del portador se calcula de acuerdo con la ecuación y es:

h p = H - [(p 2 -p 1) / (ρ · g)] - H g = 20 - [(2.2-1) · 10 5) / (1000 · 9.81)] - 0 = 7.76 m

La pérdida de carga en la resistencia local se determina como la diferencia:

7,76 - 0,31 = 7,45 m

Respuesta: la pérdida de presión del agua en las resistencias locales es de 7,45 m.

Tarea 2

El agua se transporta a través de una tubería horizontal mediante una bomba centrífuga. El flujo en la tubería se mueve a una velocidad de 2.0 m / s. La altura total es de 8 m.

Encuentre la longitud mínima de una tubería recta con una válvula en el centro. La ingesta de agua se realiza desde un almacén abierto. Desde la tubería, el agua se vierte por gravedad en otro recipiente. El diámetro de trabajo de la tubería es de 0,1 M. Se supone que la rugosidad relativa es de 4 · 10 -5.

Datos iniciales:

Caudal de líquido W = 2,0 m / s;

diámetro de la tubería d = 100 mm;

altura total Н = 8 m;

rugosidad relativa 4 · 10 -5.

La solución del problema:

Según los datos de referencia, en una tubería con un diámetro de 0.1 m, los coeficientes de resistencias locales para la válvula y la salida de la tubería son 4.1 y 1, respectivamente.

El valor de la cabeza de velocidad está determinado por la relación:

w 2 / (2 g) = 2,0 2 / (2 9,81) = 0,204 m

La pérdida de presión del agua en las resistencias locales será:

∑ζ MS · = (4.1 + 1) · 0.204 = 1.04 m

Las pérdidas totales de carga del portador por resistencia por fricción y resistencias locales se calculan de acuerdo con la ecuación de la altura total de la bomba (la altura geométrica Hg según las condiciones del problema es igual a 0):

h p = H - (p 2 -p 1) / (ρ g) - = 8 - ((1-1) 10 5) / (1000 9,81) - 0 = 8 m

La pérdida por fricción resultante del portador será:

8-1,04 = 6,96 m

Calculemos el valor del número de Reynolds para las condiciones de flujo dadas (la viscosidad dinámica del agua se toma como 1 · 10-3 Pa · s, la densidad del agua es 1000 kg / m 3):

Re = (w d ρ) / μ = (2.0 0.1 1000) / (1 10-3) = 200000

De acuerdo con el valor calculado de Re, además, 2320

λ = 0.316 / Re 0.25 = 0.316 / 200000 0.25 = 0.015

Transformemos la ecuación y encontremos la longitud requerida de la tubería a partir de la fórmula de cálculo para la pérdida de carga por fricción:

l = (H sobre d) / (λ) = (6,96 0,1) / (0,016 0,204) = 213,235 m

Respuesta: la longitud requerida de la tubería es de 213.235 m.

Problema 3

En producción, el agua se transporta a una temperatura de funcionamiento de 40 ° C con un caudal de producción de Q = 18 m 3 / hora. Longitud de tubería recta l = 26 m, material - acero. La rugosidad absoluta (ε) se toma para el acero según fuentes de referencia y es de 50 micrones. ¿Cuál será el diámetro de la tubería de acero si la caída de presión en esta sección no excede Δp = 0.01 MPa (ΔH = 1.2 m para agua)? Se supone que el coeficiente de fricción es 0.026.

Datos iniciales:

Consumo Q = 18 m 3 / h = 0,005 m 3 / s;

longitud de la tubería l = 26 m;

para agua ρ = 1000 kg / m 3, μ = 653,3 · 10 -6 Pa · s (a T = 40 ° C);

rugosidad de la tubería de acero ε = 50 micrones;

coeficiente de fricción λ = 0.026;

Δp = 0,01 MPa;

La solución del problema:

Usando la forma de la ecuación de continuidad W = Q / F y la ecuación del área de flujo F = (π · d²) / 4, transformamos la expresión de Darcy-Weisbach:

∆H = λ · l / d · W² / (2 · g) = λ · l / d · Q² / (2 · g · F²) = λ · [(l · Q²) / (2 · d · g · [ (π · d²) / 4] ²)] = = (8 · l · Q²) / (g · π²) · λ / d 5 = (8 · 26 · 0.005²) / (9.81 · 3.14²) · Λ / d 5 = 5.376 · 10-5 · λ / d 5

Expresemos el diámetro:

d 5 = (5.376 · 10 -5 · λ) / ∆H = (5.376 · 10 -5 · 0.026) / 1.2 = 1.16 · 10 -6

d = 5 √1,16 · 10 -6 = 0,065 m.

Respuesta: el diámetro óptimo de la tubería es de 0,065 m.

Problema 4

Se están diseñando dos tuberías para el transporte de líquidos no viscosos con una capacidad estimada de Q 1 = 18 m 3 / hy Q 2 = 34 m 3 / h. Las tuberías de ambas tuberías deben tener el mismo diámetro.

Determine el diámetro efectivo de la tubería d, adecuado para las condiciones de esta tarea.

Datos iniciales:

Q 1 = 18 m 3 / hora;

Q 2 = 34 m 3 / hora.

La solución del problema:

Determinemos el rango posible de diámetros óptimos para las tuberías diseñadas utilizando la forma transformada de la ecuación de flujo:

d = √ (4 Q) / (π W)

Encontramos los valores del caudal óptimo a partir de los datos tabulares de referencia. Para un fluido no viscoso, los caudales serán de 1,5 a 3,0 m / s.

Para la primera tubería con un caudal Q 1 = 18 m 3 / h, los diámetros posibles son:

d 1 min = √ (4 18) / (3600 3,14 1,5) = 0,065 m

d 1máx = √ (4 18) / (3600 3,14 3,0) = 0,046 m

Para una tubería con un caudal de 18 m 3 / h, son adecuadas las tuberías con un diámetro de sección transversal de 0,046 a 0,065 m.

Asimismo, determinamos los posibles valores del diámetro óptimo para la segunda tubería con un caudal Q 2 = 34 m 3 / h:

d 2 min = √ (4 34) / (3600 3,14 1,5) = 0,090 m

d 2máx = √ (4 34) / (3600 3,14 3) = 0,063 m

Para una tubería con un caudal de 34 m 3 / h, los posibles diámetros óptimos pueden ser de 0,063 a 0,090 m.

La intersección de los dos diámetros óptimos varía de 0.063 ma 0.065 m.

Respuesta: para dos tuberías, son adecuadas las tuberías con un diámetro de 0,063 a 0,065 m.

Problema 5

En una tubería con un diámetro de 0,15 ma una temperatura de T = 40 ° C, se mueve un flujo de agua con una capacidad de 100 m 3 / hora. Determine el modo de flujo del agua en la tubería.

Dado:

diámetro de la tubería d = 0,25 m;

caudal Q = 100 m 3 / hora;

μ = 653,3 · 10 -6 Pa · s (según la tabla a T = 40 ° C);

ρ = 992,2 kg / m 3 (según la tabla a T = 40 ° C).

La solución del problema:

El régimen de flujo del flujo portador está determinado por el valor del número de Reynolds (Re). Para calcular Re, determinamos la velocidad del flujo de fluido en la tubería (W) usando la ecuación de flujo:

W = Q · 4 / (π · d²) = · = 0,57 m / s

El valor del número de Reynolds está determinado por la fórmula:

Re = (ρ W d) / μ = (992.2 0.57 0.25) / (653.3 10 -6) = 216422

El valor crítico del criterio Re cr según los datos de referencia es 4000. El valor obtenido de Re es mayor que el valor crítico especificado, que indica la naturaleza turbulenta del flujo de fluido en las condiciones dadas.

Respuesta: el régimen de flujo de agua es turbulento.

Cálculo de pérdidas de presión de agua en la tubería. es muy simple, luego consideraremos en detalle las opciones de cálculo.

Para el cálculo hidráulico de la tubería, puede utilizar calculadora de cálculo hidráulico de tuberías.

¿Ha tenido la suerte de perforar un pozo junto a su casa? ¡Maravilloso! Ahora podrá abastecerse a usted y a su casa o cabaña de verano de agua potable, que no dependerá del suministro central de agua. Y esto significa que no habrá cortes de agua estacionales ni tener que correr con cubos y lavabos. ¡Solo necesita instalar la bomba y listo! En este artículo te ayudaremos calcular la pérdida de presión del agua en la tubería, y ya con estos datos, puedes comprar con seguridad una bomba y disfrutar, finalmente, de tu agua de pozo.

De las lecciones de física de la escuela, está claro que el agua que fluye a través de las tuberías, en cualquier caso, experimenta resistencia. La magnitud de esta resistencia depende del caudal, el diámetro de la tubería y la suavidad de su superficie interior. Cuanto menor sea la resistencia, menor será el caudal y mayor será el diámetro y la suavidad de la tubería. Suavidad de la tubería depende del material del que está hecho. Las tuberías de polímero son más suaves que tubos de acero Además, no se oxidan y, lo que es importante, son más baratos que otros materiales, aunque no tienen una calidad inferior. El agua resistirá el movimiento incluso en una tubería completamente horizontal. Sin embargo, cuanto más larga sea la tubería, menos significativa será la pérdida de carga. Bueno, vayamos al cálculo.

Pérdida de carga en tramos de tubería rectos.

Para calcular la pérdida de presión del agua en secciones de tubería rectas, utiliza una tabla preparada a continuación. Los valores de esta tabla son para tuberías de polipropileno, polietileno y otras palabras que comienzan con "poli" (polímeros). Si va a instalar tuberías de acero, debe multiplicar los valores dados en la tabla por un factor de 1,5.

Los datos se dan para 100 metros de tubería, las pérdidas se indican en metros de columna de agua.

Consumo			Diámetro interno de la tubería, mm

Cómo usar la mesa: Por ejemplo, en un suministro de agua horizontal con un diámetro de tubería de 50 mm y un caudal de 7 m 3 / h, la pérdida será de 2,1 metros de columna de agua para una tubería de polímero y de 3,15 (2,1 * 1,5) para una de acero. tubo. Como puede ver, todo es bastante simple y directo.

Pérdida de presión sobre las resistencias locales.

Desafortunadamente, las tuberías son absolutamente rectas solo en un cuento de hadas. En la vida real, siempre hay varias curvas, amortiguadores y válvulas, que no se pueden ignorar al calcular la pérdida de presión del agua en la tubería. La tabla muestra los valores de las pérdidas de carga en las resistencias locales más habituales: codo de 90 grados, codo redondo y válvula.

Las pérdidas se indican en centímetros de columna de agua por unidad de resistencia local.

Velocidad de flujo, m / s	Codo de 90 grados	Rodilla redondeada	Válvula

Para determinar v - tasa de flujo es necesario Q - caudal de agua (en m 3 / s) dividido por S - área de la sección transversal (en m 2).

Aquellos. con un diámetro de tubería de 50 mm (π * R 2 = 3.14 * (50/2) 2 = 1962.5 mm 2; S = 1962.5 / 1,000,000 = 0.0019625 m 2) y un caudal de agua de 7 m 3 / h (Q = 7/3600 = 0,00194 m 3 / s) caudal
v = Q / S = 0,00194 / 0,0019625 = 0,989 m / s

Como puede ver en los datos anteriores, pérdida de carga en las resistencias locales bastante insignificante. Las principales pérdidas siguen ocurriendo en las secciones de tubería horizontal, por lo tanto, para reducirlas, debe considerar cuidadosamente la elección del material de la tubería y su diámetro. Recuerde que para minimizar las pérdidas, debe elegir tuberías hechas de polímeros con el diámetro máximo y la suavidad de la superficie interna de la tubería.

Se consumen grandes cantidades de agua en las empresas, así como en apartamentos y casas. Las cifras son enormes, pero ¿pueden decir algo más que el hecho de cierto gasto? Sí pueden. Es decir, el caudal de agua puede ayudar a calcular el diámetro de la tubería. Estos son parámetros aparentemente no relacionados, pero de hecho la relación es obvia.

Después de todo, el rendimiento del sistema de suministro de agua depende de muchos factores. Un lugar importante en esta lista es solo el diámetro de las tuberías, así como la presión en el sistema. Echemos un vistazo más profundo a este tema.

Factores que afectan la permeabilidad del agua a través de la tubería.

El caudal de agua a través de una tubería circular con un orificio depende del tamaño de este orificio. Por lo tanto, cuanto más grande sea, más agua pasará por la tubería en un cierto período de tiempo. Sin embargo, no se olvide de la presión. Después de todo, puedes dar un ejemplo. Un pilar de un metro empujará el agua a través de un agujero de un centímetro mucho menos por unidad de tiempo que un pilar con una altura de varias decenas de metros. Es obvio. Por tanto, el consumo de agua alcanzará su máximo en la máxima sección interna del producto, así como a la máxima presión.

Cálculo de diámetro

Si necesita obtener un cierto caudal de agua en la salida del sistema de suministro de agua, no puede hacerlo sin calcular el diámetro de la tubería. Después de todo, este indicador, junto con los demás, tiene un impacto en el indicador de rendimiento.

Por supuesto, hay tablas especiales que se encuentran en la Web y en la literatura especializada que le permiten omitir los cálculos, enfocándose en ciertos parámetros. Sin embargo, no se debe esperar una alta precisión de dichos datos, el error seguirá estando presente, incluso si se tienen en cuenta todos los factores. Por lo tanto, la mejor manera de obtener resultados precisos es calcularlo usted mismo.

Para hacer esto, necesita los siguientes datos:

• Consumo de agua.
• Pérdida de carga desde el punto de partida hasta el punto de consumo.

No es necesario calcular el consumo de agua, existe un estándar digital. Puede tomar los datos en el mezclador, que dice que se consumen alrededor de 0,25 litros por segundo. Esta cifra se puede utilizar para cálculos.

Un parámetro importante para obtener datos precisos es la pérdida de carga en el sitio. Como sabe, la presión de cabeza en los elevadores de suministro de agua estándar está en el rango de 1 a 0,6 atmósferas. El indicador promedio es 1.5-3 atm. El parámetro depende de la cantidad de pisos de la casa. Pero esto no significa que cuanto más alta sea la casa, mayor será la presión en el sistema. En edificios muy altos (más de 16 pisos de altura), a veces se usa la división del piso para normalizar la presión.

En cuanto a la pérdida de carga, esta cifra se puede calcular mediante manómetros en el punto de partida y antes del punto de consumo.

Sin embargo, si el conocimiento y la paciencia para el auto cálculo no son suficientes, puede usar datos tabulares. Y aunque tienen ciertos errores, los datos serán lo suficientemente precisos para determinadas condiciones. Y luego, según el caudal de agua, será muy sencillo y rápido obtener el diámetro de la tubería. Esto significa que el sistema de suministro de agua se calculará correctamente, lo que le permitirá obtener tal cantidad de líquido que satisfará sus necesidades.

Para montar correctamente la estructura de suministro de agua, comenzando el desarrollo y la planificación del sistema, es necesario calcular el flujo de agua a través de la tubería.

Los principales parámetros del suministro de agua sanitaria dependen de los datos obtenidos.

En este artículo, los lectores podrán familiarizarse con las técnicas básicas que les ayudarán a calcular de forma independiente su sistema de plomería.

El propósito de calcular el diámetro de la tubería por la tasa de flujo: Determinación del diámetro y la sección transversal de la tubería en función de los datos sobre la tasa de flujo y la tasa de movimiento longitudinal del agua.

Es bastante difícil realizar tal cálculo. Hay muchos puntos de datos técnicos y económicos a considerar. Estos parámetros están interrelacionados. El diámetro de la tubería depende del tipo de líquido que se bombeará a través de ella.

Si aumenta el caudal, puede reducir el diámetro de la tubería. El consumo de material disminuirá automáticamente. Será mucho más fácil montar un sistema de este tipo, el costo del trabajo disminuirá.

Sin embargo, un aumento en el flujo provocará pérdidas de carga que requieren el bombeo de energía adicional. Si lo reduce mucho, pueden aparecer consecuencias indeseables.

Al diseñar una tubería, en la mayoría de los casos, la cantidad de flujo de agua se establece de inmediato. Se desconocen dos cantidades:

• Diámetro de la tubería;
• Tasa de flujo.

Es muy difícil hacer un cálculo completamente técnico y económico. Esto requiere conocimientos de ingeniería adecuados y mucho tiempo. Para facilitar esta tarea, al calcular el diámetro de tubería requerido, se utilizan materiales de referencia. Dan los valores del mejor caudal obtenido empíricamente.

La fórmula de diseño final para el diámetro óptimo de la tubería es la siguiente:

d = √ (4Q / Πw)
Q - caudal del líquido bombeado, m3 / s
d - diámetro de la tubería, m
w - velocidad de flujo, m / s

Velocidad de fluido adecuada, según el tipo de tubería

En primer lugar, se tienen en cuenta los costos mínimos, sin los cuales es imposible bombear líquido. Además, se debe considerar el costo del oleoducto.

Al calcular, uno siempre debe recordar los límites de velocidad del medio en movimiento. En algunos casos, el tamaño de la tubería principal debe cumplir con los requisitos establecidos en el proceso tecnológico.

Los posibles aumentos repentinos de presión también afectan las dimensiones de la tubería.

Cuando se realizan cálculos preliminares, no se tiene en cuenta el cambio de presión. El diseño de la tubería del proceso se basa en la velocidad permitida.

Cuando hay cambios en la dirección del movimiento en la tubería diseñada, la superficie de la tubería comienza a experimentar mucha presión dirigida perpendicularmente al flujo.

Este aumento está asociado a varios indicadores:

• Velocidad del fluido;
• Densidad;
• Presión inicial (cabeza).

Además, la velocidad siempre es inversamente proporcional al diámetro de la tubería. Es por eso que los fluidos de alta velocidad requieren la elección correcta de la configuración, una selección competente de las dimensiones de la tubería.

Por ejemplo, si se bombea ácido sulfúrico, la velocidad se limita a un valor que no cause erosión en las paredes de las curvas de la tubería. Como resultado, la estructura de la tubería nunca se verá afectada.

Velocidad del agua en la fórmula de la tubería

El caudal volumétrico V (60m³ / ho 60 / 3600m³ / s) se calcula como el producto de la velocidad de flujo wy la sección transversal de la tubería S (y la sección transversal, a su vez, se considera como S = 3,14 d² / 4): V = 3,14 w d² / 4. De esto obtenemos w = 4V / (3,14 d²). No olvide convertir el diámetro de milímetros a metros, es decir, el diámetro será de 0,159 m.

Fórmula de consumo de agua

En general, la metodología para medir el flujo de agua en ríos y tuberías se basa en una forma simplificada de la ecuación de continuidad para fluidos incompresibles:

Flujo de agua a través de la mesa de tuberías

Caudal versus presión

No existe tal dependencia del caudal de fluido con la presión, pero sí con la caída de presión. La fórmula es fácil de deducir. Existe una ecuación generalmente aceptada para la caída de presión durante el flujo de fluido en una tubería Δp = (λL / d) ρw² / 2, λ es el coeficiente de fricción (se busca en función de la velocidad y el diámetro de la tubería según los gráficos o fórmulas correspondientes), L es la longitud de la tubería, d es su diámetro, ρ es la densidad del líquido, w es la velocidad. Por otro lado, existe una definición del caudal G = ρwπd² / 4. Expresamos la velocidad a partir de esta fórmula, la sustituimos en la primera ecuación y encontramos la dependencia del caudal G = π SQRT (Δp d ^ 5 / λ / L) / 4, SQRT es la raíz cuadrada.

El coeficiente de fricción se busca mediante selección. Primero, establezca un cierto valor de la velocidad del fluido de la linterna y determine el número de Reynolds Re = ρwd / μ, donde μ es la viscosidad dinámica del fluido (no lo confunda con la viscosidad cinemática, estas son cosas diferentes). Según Reynolds, busca los valores del coeficiente de fricción λ = 64 / Re para el régimen laminar y λ = 1 / (1.82 lgRe - 1.64) ² para el turbulento (aquí lg es el logaritmo decimal). Y tome el valor que sea más alto. Después de encontrar el caudal y la velocidad del fluido, deberá repetir todo el cálculo nuevamente con un nuevo coeficiente de fricción. Y este recálculo se repite hasta que el valor de la velocidad especificada para la determinación del coeficiente de fricción coincida, en cierta medida, con el valor que encontrarás en el cálculo.