A menudo sucede que la presión del agua en los puntos de extracción del apartamento es claramente insuficiente. Esto genera inconvenientes al usar accesorios de plomería, "congelarse" o detenerse por completo. electrodomésticosconectado al suministro de agua, al funcionamiento incorrecto de dispositivos modernos (duchas, jacuzzi, bidet, etc.) que requieren cierta presión de agua. Naturalmente, tal situación requiere la adopción de medidas administrativas (que, lamentablemente, no siempre ayudan) o la instalación de bombas de impulso especiales o estaciones de bombeo.
Para hacer reclamos o planificar la instalación de equipos adicionales, es aconsejable saber de antemano qué presión se mantiene predominantemente en el sistema de suministro de agua, es decir, cuánto difiere del estándar. Si hay un manómetro, no será difícil tomar lecturas. Pero, ¿y si no existe tal dispositivo? No importa, existe un método experimental simple y preciso, bajo el cual se compiló la calculadora para calcular la presión del agua en el sistema de suministro de agua a continuación.
Descripción de medidas y cálculos: en la sección de texto debajo de la calculadora.
Cálculo de pérdidas de presión de agua en la tubería. es muy simple, luego consideraremos en detalle las opciones de cálculo.
por cálculo hidráulico tubería, puede utilizar la calculadora de tubería hidráulica.
¿Ha tenido la suerte de perforar un pozo junto a su casa? ¡Maravilloso! Ahora puede proporcionarse a usted mismo y a su casa o cabaña agua limpiaque no dependerá del suministro central de agua. Y esto significa que no hay cortes de agua estacionales y que corren 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, puede comprar una bomba de manera segura y finalmente disfrutar del agua del pozo.
De lecciones escolares Los físicos comprenden que el agua que fluye por 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 el caudal y mayor sea el diámetro y la suavidad de la tubería, menor será la resistencia. Suavidad de la tubería depende del material del que está hecho. Los tubos de polímero son más lisos que los tubos de acero, no se oxidan y, lo que es importante, son más baratos que otros materiales, aunque no tienen una calidad inferior. El agua experimentará resistencia, incluso moviéndose completamente tubo 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 la tabla ya 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.
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Consumo |
Diámetro interno de la tubería, mm |
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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 tubería de acero. Como puede ver, todo es bastante simple y directo.
Pérdida de presión sobre las resistencias locales.
Desafortunadamente, las tuberías son completamente 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 resistencia local: Codo de 90 grados, codo redondeado y válvula.
Las pérdidas se indican en centímetros de columna de agua por unidad de resistencia local.
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Velocidad de flujo, m / s |
Codo de 90 grados |
Rodilla redondeada
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Válvula
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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 \u003d 3.14 * (50/2) 2 \u003d 1962.5 mm 2; S \u003d 1962.5 / 1,000,000 \u003d 0.0019625 m 2) y un caudal de agua de 7 m 3 / h (Q \u003d 7/3600 \u003d 0,00194 m 3 / s) caudal
v \u003d Q / S \u003d 0,00194 / 0,0019625 \u003d 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.
Tuberías de transporte varios líquidos son parte integrante de unidades e instalaciones en las que se llevan a cabo procesos de trabajo relacionados con diversos campos de aplicación. Al elegir las tuberías y la configuración de la tubería, el costo tanto de las tuberías como de accesorios de tubería... El costo final de bombear el medio a través de la tubería está determinado en gran medida por el tamaño de las tuberías (diámetro y longitud). El cálculo de estos valores se realiza mediante fórmulas especialmente desarrolladas y específicas para ciertos tipos explotación.
Una tubería es un cilindro hueco hecho de metal, madera u otro material que se utiliza para transportar medios líquidos, gaseosos y a granel. El agua se puede utilizar como medio de transporte, gas natural, vapor, derivados del petróleo, etc. Las tuberías se utilizan en todas partes desde varias industrias industria y terminando con el uso doméstico.
Para la fabricación de tuberías, la mayoría diferentes materialescomo acero, hierro fundido, cobre, cemento, plástico como plástico ABS, PVC, PVC clorado, polibuteno, polietileno, etc.
Las principales dimensiones de una tubería son su diámetro (exterior, interior, etc.) y el grosor de la pared, que se miden en milímetros o pulgadas. También se utiliza un valor como el diámetro nominal o el orificio nominal: el valor nominal del diámetro interno de la tubería, también medido en milímetros (indicado por DN) o pulgadas (indicado por DN). Los diámetros nominales están estandarizados y son el criterio principal para la selección de tuberías y accesorios.
Correspondencia del tamaño nominal en mm y pulgadas:
Se prefiere una tubería con una sección transversal circular sobre otras secciones geométricas por varias razones:
- Un círculo tiene una relación mínima de perímetro a área, y cuando se aplica a una tubería, esto significa que con igual banda ancha consumo de material de tubería forma redonda será mínima en comparación con las tuberías de otras formas. Esto también implica los menores costos posibles de aislamiento y revestimiento protector;
- Una sección transversal circular es más ventajosa para mover un medio líquido o gaseoso desde un punto de vista hidrodinámico. Además, debido a la menor área interna posible de la tubería por unidad de su longitud, se logra la minimización de la fricción entre el medio transportado y la tubería.
- La forma redonda es la más resistente a las presiones internas y externas;
- El proceso de fabricación de tubos redondos es bastante simple y fácil de implementar.
Las tuberías pueden variar mucho en diámetro y configuración, según el propósito y el campo de aplicación. Entonces, las tuberías principales para mover agua o productos petrolíferos pueden alcanzar casi medio metro de diámetro con una configuración bastante simple, y las bobinas de calentamiento, que también son tuberías, con un diámetro pequeño tienen una forma compleja con muchas vueltas.
Es imposible imaginar una industria sin una red de tuberías. El cálculo de cualquier red de este tipo incluye la selección del material de la tubería, la elaboración de una especificación, que enumera los datos sobre el espesor, el tamaño de la tubería, la ruta, etc. Las materias primas, productos intermedios y / o productos terminados pasan por etapas de producción, moviéndose entre diferentes dispositivos e instalaciones, que se conectan mediante tuberías y accesorios. El cálculo, selección e instalación correctos del sistema de tuberías es necesario para la implementación confiable de todo el proceso, asegurando un bombeo seguro de los medios, así como para sellar el sistema y evitar fugas de la sustancia bombeada a la atmósfera.
No existe una fórmula o regla única que se pueda utilizar para seleccionar tuberías para cada posible aplicación y entorno operativo. En cada área individual de aplicación de la tubería, hay una serie de factores que deben tenerse en cuenta y pueden tener un impacto significativo en los requisitos de la tubería. Entonces, por ejemplo, cuando se trabaja con lodos, la tubería talla grande no solo aumentará el costo de instalación, sino que también creará dificultades operativas.
Por lo general, las tuberías se seleccionan después de optimizar los costos de material y operación. Cuanto mayor sea el diámetro de la tubería, es decir, cuanto mayor sea la inversión inicial, menor será la caída de presión y, en consecuencia, menores costos operativos. Por el contrario, el pequeño tamaño de la tubería reducirá los costos primarios de las tuberías y los propios accesorios de tubería, pero un aumento de la velocidad implicará un aumento de las pérdidas, lo que llevará a la necesidad de gastar energía adicional para bombear el medio. Los límites de velocidad fijados para diferentes aplicaciones se basan en condiciones de diseño óptimas. Los tamaños de las tuberías se calculan utilizando estos códigos para la aplicación.
Diseño de tuberías
Al diseñar tuberías, se toman como base los siguientes parámetros básicos de diseño:
- desempeño requerido;
- punto de entrada y salida del oleoducto;
- composición del medio, incluida la viscosidad y gravedad específica;
- condiciones topográficas de la ruta del oleoducto;
- presión de trabajo máxima permitida;
- cálculo hidráulico;
- diámetro de la tubería, espesor de la pared, límite elástico a la tracción del material de la pared;
- el número de estaciones de bombeo, la distancia entre ellas y el consumo de energía.
Confiabilidad de la tubería
La confiabilidad en el diseño de las tuberías se garantiza adhiriéndose a los códigos de diseño adecuados. La formación del personal también es un factor clave para garantizar la larga vida útil de la tubería y su estanqueidad y fiabilidad. El monitoreo permanente o periódico del funcionamiento de la tubería se puede realizar mediante sistemas de monitoreo, contabilidad, control, regulación y automatización, dispositivos de control personal en producción, dispositivos de seguridad.
Cobertura adicional de tuberías
Se aplica un recubrimiento resistente a la corrosión al exterior de la mayoría de las tuberías para evitar los efectos corrosivos de la corrosión desde el exterior. ambiente externo... En el caso de bombear medios corrosivos, se puede aplicar una capa protectora a superficie interna tubería. Antes de la puesta en servicio, todas las tuberías nuevas destinadas al transporte de líquidos peligrosos se prueban para detectar defectos y fugas.
Conceptos básicos para calcular el flujo en una tubería
La naturaleza del flujo del medio en la tubería y cuando fluye alrededor de obstáculos puede ser muy diferente de un líquido a otro. Uno de los indicadores importantes es la viscosidad del medio, caracterizado por un parámetro como el coeficiente de viscosidad. El ingeniero físico irlandés Osborne Reynolds llevó a cabo una serie de experimentos en 1880, según los resultados de los cuales pudo derivar una cantidad adimensional que caracteriza la naturaleza del flujo de un fluido viscoso, llamado criterio de Reynolds y denotado Re.
Re \u003d (v L ρ) / μ
dónde:
ρ es la densidad del líquido;
v es el caudal;
L es la longitud característica del elemento de flujo;
μ es el coeficiente dinámico de viscosidad.
Es decir, el criterio de Reynolds caracteriza la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas de fricción viscosas en un flujo de fluido. Un cambio en el valor de este criterio refleja un cambio en la relación de este tipo de fuerzas, lo que, a su vez, afecta la naturaleza del flujo del fluido. En este sentido, se acostumbra distinguir tres modos de flujo en función del valor del criterio de Reynolds. Cuando Re<2300 наблюдается так называемый ламинарный поток, при котором жидкость движется тонкими слоями, почти не смешивающимися друг с другом, при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к дестабилизации такой структуры потока, и значениям 2300
| Perfil de velocidad de flujo | ||
|---|---|---|
| modo laminar | régimen transitorio | régimen turbulento |
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| La naturaleza del flujo | ||
| modo laminar | régimen transitorio | régimen turbulento |
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El criterio de Reynolds es un criterio de similitud para el flujo de un fluido viscoso. Es decir, con su ayuda, es posible simular un proceso real en un tamaño reducido, conveniente para estudiar. Esto es extremadamente importante, ya que a menudo es extremadamente difícil, ya veces incluso imposible, estudiar la naturaleza de los flujos de fluidos en dispositivos reales debido a su gran tamaño.
Cálculo del oleoducto. Cálculo del diámetro de la tubería.
Si la tubería no está aislada térmicamente, es decir, es posible el intercambio de calor entre el transportado y el medio ambiente, entonces la naturaleza del flujo en ella puede cambiar incluso a una velocidad constante (tasa de flujo). Esto es posible si el medio bombeado en la entrada tiene una temperatura suficientemente alta y fluye en modo turbulento. A lo largo de la tubería, la temperatura del medio transportado descenderá por pérdidas de calor al ambiente, lo que puede conllevar un cambio en el régimen de flujo a laminar o transicional. La temperatura a la que se produce el cambio de régimen se denomina temperatura crítica. El valor de la viscosidad del líquido depende directamente de la temperatura, por lo tanto, para tales casos, se usa un parámetro como la viscosidad crítica, correspondiente al punto de cambio del régimen de flujo en el valor crítico del criterio de Reynolds:
v cr \u003d (v D) / Re cr \u003d (4 Q) / (π D Re cr)
dónde:
ν cr - viscosidad cinemática crítica;
Re cr es el valor crítico del criterio de Reynolds;
D es el diámetro de la tubería;
v es el caudal;
Q - consumo.
Otro factor importante es la fricción que se produce entre la pared de la tubería y la corriente que fluye. En este caso, el coeficiente de fricción depende en gran medida de la rugosidad de las paredes de la tubería. La relación entre el coeficiente de fricción, el criterio de Reynolds y la rugosidad se establece mediante el diagrama de Moody, que permite determinar uno de los parámetros, conociendo los otros dos.
La fórmula de Colebrook-White también se utiliza para calcular el coeficiente de fricción del flujo turbulento. Con base en esta fórmula, es posible construir gráficos mediante los cuales se establece el coeficiente de fricción.
(√λ) -1 \u003d -2log (2.51 / (Re √λ) + k / (3.71 d))
dónde:
k es el coeficiente de rugosidad de la tubería;
λ es el coeficiente de fricción.
También existen otras fórmulas para el cálculo aproximado de las pérdidas por fricción durante el flujo de presión del líquido en las tuberías. Una de las ecuaciones más utilizadas en este caso es la ecuación de Darcy-Weisbach. Se basa en datos empíricos y se utiliza principalmente en el modelado de sistemas. La pérdida por fricción es función de la velocidad del fluido y la resistencia de la tubería al movimiento del fluido, expresada en términos del valor de rugosidad de las paredes de la tubería.
∆H \u003d λ L / d v² / (2 g)
dónde:
ΔH - pérdida de carga;
λ es el coeficiente de fricción;
L es la longitud de la sección de tubería;
d - diámetro de la tubería;
v es el caudal;
g - aceleración de la gravedad.
La pérdida de presión debida a la fricción del agua se calcula utilizando la fórmula de Hazen-Williams.
∆H \u003d 11,23 L 1 / C 1,85 Q 1,85 / D 4,87
dónde:
ΔH - pérdida de carga;
L es la longitud de la sección de tubería;
C es el coeficiente de rugosidad de Heisen-Williams;
Q - consumo;
D es el diámetro de la tubería.
Presión
La presión de funcionamiento de la tubería es el exceso de presión más alto que garantiza el modo de funcionamiento especificado de la tubería. La decisión sobre el tamaño de la tubería y el número de estaciones de bombeo generalmente se toma en función de la presión de trabajo de las tuberías, la capacidad de la bomba y los costos. La presión máxima y mínima de la tubería, así como las propiedades del medio de trabajo, determinan la distancia entre las estaciones de bombeo y la potencia requerida.
La presión nominal PN es el valor nominal correspondiente a la presión máxima del medio de trabajo a 20 ° C, a la que es posible el funcionamiento a largo plazo de la tubería con las dimensiones dadas.
A medida que aumenta la temperatura, la capacidad de carga de la tubería disminuye, al igual que la sobrepresión permitida como resultado. El valor pe, zul indica la presión máxima (g) en el sistema de tuberías a medida que aumenta la temperatura de funcionamiento.
Gráfico de sobrepresión admisible:
Cálculo de la caída de presión en la tubería.
El cálculo de la caída de presión en la tubería se realiza de acuerdo con la fórmula:
∆p \u003d λ L / d ρ / 2 v²
dónde:
Δp es la caída de presión en la sección de tubería;
L es la longitud de la sección de tubería;
λ es el coeficiente de fricción;
d - diámetro de la tubería;
ρ es la densidad del medio bombeado;
v es el caudal.
Medios de trabajo transportados
La mayoría de las veces, las tuberías se utilizan para transportar agua, pero también se pueden utilizar para mover lodos, suspensiones, vapor, etc. En la industria petrolera, las tuberías se utilizan para bombear una amplia gama de hidrocarburos y sus mezclas, que difieren enormemente en propiedades químicas y físicas. El petróleo crudo se puede transportar más lejos desde los campos en tierra o las plataformas petrolíferas en alta mar hasta las terminales, los puntos intermedios y las refinerías.
Las tuberías también transmiten:
- productos refinados como gasolina, combustible de aviación, queroseno, combustible diesel, fuel oil, etc.;
- materias primas petroquímicas: benceno, estireno, propileno, etc.;
- hidrocarburos aromáticos: xileno, tolueno, cumeno, etc.;
- fuelóleos licuados como gas natural licuado, gas licuado de petróleo, propano (gases a temperatura y presión estándar, pero licuados usando presión);
- dióxido de carbono, amoníaco líquido (transportado como líquido bajo presión);
- el betún y los combustibles viscosos son demasiado viscosos para ser transportados por tuberías, por lo que se utilizan fracciones destiladas de petróleo para licuar estas materias primas y dar como resultado una mezcla que se puede transportar a través de las tuberías;
- hidrógeno (corta distancia).
Calidad del medio transportado
Las propiedades físicas y los parámetros de los medios transportados determinan en gran medida el diseño y los parámetros operativos de la tubería. La gravedad específica, la compresibilidad, la temperatura, la viscosidad, el punto de fluidez y la presión de vapor son los principales parámetros del medio de trabajo que deben tenerse en cuenta.
La gravedad específica de un líquido es su peso por unidad de volumen. Muchos gases se transportan a través de tuberías a presión elevada, y cuando se alcanza cierta presión, algunos gases pueden incluso someterse a licuefacción. Por lo tanto, la relación de compresión del medio es un parámetro crítico para el diseño de tuberías y para determinar el rendimiento.
La temperatura afecta de forma directa e indirecta el rendimiento de la tubería. Esto se expresa en el hecho de que el líquido aumenta de volumen después de aumentar la temperatura, siempre que la presión se mantenga constante. Una caída de temperatura también puede afectar tanto al rendimiento como a la eficiencia general del sistema. Por lo general, cuando la temperatura del líquido disminuye, esto va acompañado de un aumento de su viscosidad, lo que crea una resistencia adicional a la fricción a lo largo de la pared interna de la tubería, lo que requiere más energía para bombear la misma cantidad de líquido. Los medios muy viscosos son sensibles a las fluctuaciones en las temperaturas de funcionamiento. La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir y se mide en centistokes cSt. La viscosidad determina no solo la elección de la bomba, sino también la distancia entre las estaciones de bombeo.
Tan pronto como la temperatura del medio cae por debajo del punto de fluidez, el funcionamiento de la tubería se vuelve imposible y se toman varias opciones para reanudar su funcionamiento:
- calentar el medio o las tuberías aislantes para mantener la temperatura de trabajo del medio por encima de su punto de fluidez;
- cambiar la composición química del medio antes de ingresar a la tubería;
- dilución del medio transportado con agua.
Tipos de tuberías principales
Los tubos principales están soldados o sin costura. Los tubos de acero sin costura se fabrican sin soldaduras longitudinales con tramos de acero tratados térmicamente para lograr el tamaño y las propiedades deseados. La tubería soldada se fabrica mediante varios procesos de fabricación. Estos dos tipos se diferencian entre sí por el número de soldaduras longitudinales en la tubería y el tipo de equipo de soldadura utilizado. La tubería de acero soldada es el tipo más comúnmente utilizado en aplicaciones petroquímicas.
Cada tramo de tubería se suelda para formar una tubería. Además, en las tuberías principales, según el área de aplicación, se utilizan tuberías de fibra de vidrio, diversos plásticos, fibrocemento, etc.
Para conectar secciones de tubería rectas, así como para la transición entre secciones de tubería de diferentes diámetros, se utilizan elementos de conexión especialmente hechos (codos, curvas, compuertas).
| codo 90 ° | doblar 90 ° | rama transitoria | derivación |
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| codo 180 ° | doblar 30 ° | pezón adaptador | propina |
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Para la instalación de partes individuales de tuberías y accesorios, se utilizan conexiones especiales.
| soldado | rebordeado | roscado | embrague |
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Expansión térmica de la tubería.
Cuando la tubería está bajo presión, toda su superficie interior está sujeta a una carga distribuida uniformemente, lo que provoca fuerzas internas longitudinales en la tubería y cargas adicionales en los soportes de los extremos. Las fluctuaciones de temperatura también afectan la tubería, provocando cambios en las dimensiones de la tubería. Las fuerzas en una tubería fija durante las fluctuaciones de temperatura pueden exceder el valor permitido y provocar una tensión excesiva, peligrosa para la resistencia de la tubería, tanto en el material de la tubería como en las juntas de brida. Las fluctuaciones en la temperatura del medio bombeado también crean un estrés de temperatura en la tubería, que puede transmitirse a los accesorios, estaciones de bombeo, etc. Esto puede provocar la despresurización de las juntas de la tubería, fallas de los accesorios u otros elementos.
Cálculo de las dimensiones de la tubería con cambios de temperatura.
El cálculo del cambio en las dimensiones lineales de la tubería con un cambio de temperatura se realiza de acuerdo con la fórmula:
∆L \u003d a L ∆t
a - coeficiente de alargamiento térmico, mm / (m ° C) (ver tabla a continuación);
L - longitud de la tubería (distancia entre soportes fijos), m;
Δt es la diferencia entre máx. y min. temperatura del medio de bombeo, ° С.
Mesa de expansión lineal para tubos de varios materiales
Los números dados son valores promedio para los materiales enumerados y para calcular la tubería a partir de otros materiales, los datos de esta tabla no deben tomarse como base. Al calcular la tubería, se recomienda utilizar el coeficiente de alargamiento lineal indicado por el fabricante de la tubería en la especificación técnica o hoja de datos adjunta.
La expansión térmica de las tuberías se elimina tanto mediante el uso de secciones de compensación especiales de la tubería como mediante el uso de compensadores, que pueden consistir en partes elásticas o móviles.
Las secciones de compensación consisten en partes rectas elásticas de la tubería, ubicadas perpendiculares entre sí y sujetadas con curvas. Con el alargamiento térmico, el aumento de una parte se compensa por la deformación por flexión de la otra parte en el plano o por la deformación por flexión y torsión en el espacio. Si la tubería en sí compensa la expansión térmica, esto se denomina autocompensación.
La compensación también tiene lugar gracias a las curvas elásticas. Una parte del alargamiento se compensa con la elasticidad de las curvas, la otra parte se elimina debido a las propiedades elásticas del material de la sección ubicada detrás de la curva. Los compensadores se instalan donde no es posible utilizar tramos de compensación o cuando la autocompensación de la tubería es insuficiente.
Según el diseño y el principio de funcionamiento, existen cuatro tipos de compensadores: en forma de U, lentes, ondulados, prensaestopas. En la práctica, a menudo se utilizan juntas de dilatación planas con forma de L, Z o U. En el caso de las juntas de dilatación espacial, suelen ser 2 secciones planas mutuamente perpendiculares y tienen un hombro común. Las juntas de dilatación elásticas están hechas de tubos o discos o fuelles elásticos.
Determinación del tamaño óptimo del diámetro de la tubería.
El diámetro óptimo de la tubería se puede encontrar sobre la base de cálculos técnicos y económicos. Las dimensiones de la tubería, incluido el tamaño y la funcionalidad de los diversos componentes, así como las condiciones en las que debe operar la tubería, determinan la capacidad de transporte del sistema. Los tamaños de tubería más grandes son adecuados para caudales másicos más altos, siempre que los otros componentes del sistema tengan el tamaño y las dimensiones adecuados. Normalmente, cuanto mayor es la longitud de la tubería principal entre las estaciones de bombeo, mayor es la caída de presión en la tubería. Además, un cambio en las características físicas del medio bombeado (viscosidad, etc.) también puede tener un gran efecto sobre la presión en la línea.
Tamaño óptimo: el tamaño de tubería más pequeño adecuado para una aplicación específica, rentable durante la vida útil del sistema.
Fórmula para calcular el rendimiento de la tubería:
Q \u003d (π · d²) / 4 · v
Q es el caudal del líquido bombeado;
d es el diámetro de la tubería;
v es el caudal.
En la práctica, para calcular el diámetro óptimo de la tubería, se utilizan los valores de las velocidades óptimas del medio bombeado, tomados de materiales de referencia compilados sobre la base de datos experimentales:
| Medio bombeado | Rango de velocidades óptimas en la tubería, m / s | |
|---|---|---|
| Liquidos | Conducir por gravedad: | |
| Líquidos viscosos | 0,1 - 0,5 | |
| Líquidos de baja viscosidad | 0,5 - 1 | |
| Transferencia por bomba: | ||
| Lado de succión | 0,8 - 2 | |
| Lado de descarga | 1,5 - 3 | |
| Gases | Antojos naturales | 2 - 4 |
| Baja presión | 4 - 15 | |
| Alta presión | 15 - 25 | |
| Parejas | Vapor supercalentado | 30 - 50 |
| Vapor saturado a presión: | ||
| Más de 105 Pa | 15 - 25 | |
| (1 - 0,5) 105 Pa | 20 - 40 | |
| (0,5 - 0,2) 105 Pa | 40 - 60 | |
| (0,2 - 0,05) 105 Pa | 60 - 75 | |
De aquí obtenemos la fórmula para calcular el diámetro óptimo de la tubería:
d о \u003d √ ((4 Q) / (π v о))
Q es el caudal especificado del líquido bombeado;
d es el diámetro óptimo de la tubería;
v es el caudal óptimo.
A altos caudales, generalmente se utilizan tuberías de menor diámetro, lo que significa menores costos para la compra de la tubería, su mantenimiento e instalación (denotar K 1). Con un aumento en la velocidad, hay un aumento en las pérdidas de carga debido a la fricción y en las resistencias locales, lo que conduce a un aumento en el costo de bombeo del líquido (denotar K 2).
Para tuberías de grandes diámetros, los costos de K 1 serán más altos y los costos durante la operación de K 2 serán más bajos. Si sumamos los valores de K 1 y K 2, obtenemos los costos mínimos totales K y el diámetro óptimo de la tubería. Los costes K 1 y K 2 en este caso se dan en el mismo período de tiempo.
Cálculo (fórmula) de costos de capital para una tubería
K 1 \u003d (m C M K M) / n
m es la masa de la tubería, t;
C M - costo de 1 tonelada, frote / tonelada;
K M - coeficiente que aumenta el costo del trabajo de instalación, por ejemplo 1.8;
n - vida útil, años.
Los costos operativos indicados están relacionados con el consumo de energía:
K 2 \u003d 24 N n días C E frotar / año
N - potencia, kW;
n ДН - número de días laborables por año;
С Э - costos por un kWh de energía, rublos / kW * h.
Fórmulas de dimensionamiento de tuberías
Un ejemplo de fórmulas generales para dimensionar tuberías sin considerar posibles factores de influencia adicionales como erosión, sólidos en suspensión, etc.
| Nombre | La ecuacion | Posibles limitaciones |
|---|---|---|
| Flujo de líquido y gas presurizado | ||
| Pérdida de cabeza por fricción Darcy-Weisbach |
d \u003d 12 · [(0.0311 · f · L · Q 2) / (h f)] 0.2 |
Q - caudal volumétrico, gal / min; d es el diámetro interior de la tubería; hf - pérdida de carga por fricción; L es la longitud de la tubería, pies; f es el coeficiente de fricción; V es el caudal. |
| Ecuación de flujo de fluido total | d \u003d 0,64 √ (Q / V) |
Q - caudal volumétrico, gal / min |
| Tamaño de la línea de succión de la bomba para limitar las pérdidas de carga por fricción | d \u003d √ (0,0744 Q) |
Q - caudal volumétrico, gal / min |
| Ecuación de flujo de gas total | d \u003d 0,29 √ ((Q T) / (P V)) |
Q - caudal volumétrico, ft³ / min T - temperatura, K Р - presión lb / in² (abs); V - velocidad |
| Flujo gravitacional | ||
| Ecuación de Manning para calcular el diámetro de la tubería para el flujo máximo | d \u003d 0,375 |
Q es el caudal volumétrico; n es el coeficiente de rugosidad; S es la pendiente. |
| Relación del número de Froude de la fuerza de inercia y la gravedad | Fr \u003d V / √ [(d / 12) · g] |
g es la aceleración de la gravedad; v es el caudal; L - longitud o diámetro de la tubería. |
| Vapor y evaporación | ||
| La ecuación para determinar el diámetro de la tubería para vapor. | d \u003d 1,75 · √ [(W · v_g · x) / V] |
W es el flujo másico; Vg es el volumen específico de vapor saturado; x - calidad del vapor; V es la velocidad. |
Caudal óptimo para varios sistemas de tuberías
El tamaño óptimo de la tubería se selecciona de la condición de los costos mínimos para bombear el medio a través de la tubería y el costo de las tuberías. Sin embargo, también se deben considerar los límites de velocidad. A veces, el tamaño de la línea de tuberías debe coincidir con los requisitos del proceso. Asimismo, el tamaño de la tubería suele estar relacionado con la caída de presión. En los cálculos de diseño preliminares, donde no se consideran las pérdidas de presión, el tamaño de la tubería del proceso está determinado por la velocidad permitida.
Si hay cambios en la dirección del flujo en la tubería, esto conduce a un aumento significativo de las presiones superficiales locales perpendiculares a la dirección del flujo. Este tipo de aumento es función de la velocidad, densidad y presión inicial del fluido. Dado que la velocidad es inversamente proporcional al diámetro, los fluidos de alta velocidad requieren especial atención al dimensionar y configurar la tubería. El tamaño óptimo de tubería, por ejemplo, para ácido sulfúrico, limita la velocidad del fluido a un valor que evita la erosión de la pared en las curvas de la tubería, evitando así daños a la estructura de la tubería.
Flujo de líquido por gravedad
Calcular el tamaño de la tubería en el caso de un flujo por gravedad es bastante complicado. La naturaleza del movimiento con esta forma de flujo en una tubería puede ser monofásica (tubería completa) y bifásica (llenado parcial). El flujo de dos fases ocurre cuando hay tanto líquido como gas en la tubería.
Dependiendo de la proporción de líquido y gas, así como de sus velocidades, el régimen de flujo de dos fases puede variar de burbuja a disperso.
| flujo de burbujas (horizontal) | slug flow (horizontal) | flujo de olas | flujo disperso |
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La fuerza impulsora del fluido cuando se mueve por gravedad es proporcionada por la diferencia en las alturas de los puntos de inicio y final, y un requisito previo es la ubicación del punto de inicio por encima del punto final. En otras palabras, la diferencia de alturas determina la diferencia de energía potencial del líquido en estas posiciones. Este parámetro también se tiene en cuenta al seleccionar una tubería. Además, la magnitud de la fuerza motriz está influenciada por los valores de presión en los puntos inicial y final. Un aumento de la caída de presión conlleva un aumento del caudal del fluido, lo que a su vez permite la selección de una tubería de menor diámetro y viceversa.
Si el punto final está conectado a un sistema presurizado como una columna de destilación, la presión equivalente debe restarse de la diferencia de altura disponible para estimar la presión diferencial efectiva real generada. Además, si el punto de partida de la tubería está bajo vacío, entonces su efecto sobre la presión diferencial total también debe considerarse al seleccionar la tubería. El dimensionamiento final de la tubería se realiza mediante presión diferencial, teniendo en cuenta todos los factores anteriores, y no basándose únicamente en la diferencia de altura entre los puntos inicial y final.
Flujo de líquido caliente
Las plantas de proceso generalmente enfrentan varios problemas al manipular medios calientes o hirviendo. La razón principal es la evaporación de parte de la corriente de líquido caliente, es decir, la transformación de fase del líquido en vapor dentro de la tubería o equipo. Un ejemplo típico es el fenómeno de cavitación de una bomba centrífuga, acompañado de un punto de ebullición de un líquido, seguido de la formación de burbujas de vapor (cavitación de vapor) o la liberación de gases disueltos en burbujas (cavitación de gas).
Se prefieren las tuberías más grandes debido al caudal reducido que las tuberías más pequeñas a un caudal constante debido al mayor NPSH en la línea de succión de la bomba. La cavitación causada por la pérdida de presión también puede deberse a cambios repentinos en la dirección del flujo o al tamaño reducido de la tubería. La mezcla de vapor y gas resultante crea un obstáculo para el paso del flujo y puede dañar la tubería, lo que hace que el fenómeno de cavitación sea extremadamente indeseable durante la operación de la tubería.
Tubería de derivación para equipos / instrumentos
Los equipos y dispositivos, especialmente aquellos que pueden generar caídas de presión importantes, es decir, intercambiadores de calor, válvulas de control, etc., están equipados con tuberías de derivación (para que el proceso no se interrumpa incluso durante los trabajos de mantenimiento). Estas tuberías suelen tener 2 válvulas de cierre en la línea de la instalación y una válvula que regula el caudal en paralelo a la instalación.
Durante el funcionamiento normal, el flujo de fluido que pasa a través de las unidades principales del aparato experimenta una caída de presión adicional. En consecuencia, se calcula la presión de descarga generada por el equipo conectado, como una bomba centrífuga. La bomba se selecciona en función de la caída de presión total en la instalación. Mientras se mueve a través del bypass, esta caída de presión adicional está ausente, mientras que la bomba en funcionamiento entrega el mismo flujo de fuerza de acuerdo con sus características de operación. Para evitar diferencias en las características de flujo entre el aparato y la línea de derivación, se recomienda utilizar una línea de derivación más pequeña con una válvula de control para crear una presión equivalente a la de la unidad principal.
Línea de muestreo
Por lo general, se toma una pequeña cantidad de líquido para analizar y determinar su composición. El muestreo se puede realizar en cualquier etapa del proceso para determinar la composición de la materia prima, producto intermedio, producto terminado o simplemente sustancia transportada como agua residual, portador de calor, etc. El tamaño de la sección de la tubería que se muestrea generalmente dependerá del tipo de fluido que se analiza y la ubicación del punto de muestreo.
Por ejemplo, para gases a presión elevada, las tuberías pequeñas con válvulas son suficientes para tomar la cantidad requerida de muestras. El aumento del diámetro de la línea de muestreo reducirá la proporción de medio muestreado para el análisis, pero dicho muestreo se vuelve más difícil de controlar. Al mismo tiempo, una línea de muestreo pequeña no es adecuada para el análisis de varias suspensiones en las que las partículas sólidas pueden obstruir la trayectoria del flujo. Por tanto, el tamaño de la línea de muestreo para el análisis de suspensiones depende en gran medida del tamaño de las partículas sólidas y de las características del medio. Se aplican conclusiones similares a los fluidos viscosos.
Al dimensionar la línea de muestreo, generalmente considere:
- características del líquido a tomar;
- pérdida del entorno de trabajo durante la selección;
- requisitos de seguridad durante la selección;
- facilidad de uso;
- ubicación del punto de muestreo.
Circulación de refrigerante
Para tuberías con refrigerante en circulación, se prefieren velocidades altas. Esto se debe principalmente al hecho de que el líquido de enfriamiento en la torre de enfriamiento está expuesto a la luz solar, lo que crea las condiciones para la formación de una capa que contiene algas. Una parte de este volumen que contiene algas ingresa al refrigerante circulante. A velocidades de flujo bajas, las algas comienzan a crecer en la tubería y después de un tiempo dificulta que el refrigerante circule o pase al intercambiador de calor. En este caso, se recomienda una alta tasa de circulación para evitar la formación de bloqueos de algas en la tubería. Por lo general, el uso de refrigerante de alta circulación se encuentra en la industria química, que requiere grandes tamaños y longitudes de tubería para suministrar energía a varios intercambiadores de calor.
Desbordamiento del tanque
Los tanques están equipados con tuberías de desbordamiento por las siguientes razones:
- evitar la pérdida de líquido (el exceso de líquido ingresa a otro depósito en lugar de derramarse fuera del depósito original);
- evitar que los líquidos no deseados se escapen del tanque;
- manteniendo el nivel de líquido en los tanques.
En todos los casos antes mencionados, las tuberías de rebose están diseñadas para el flujo de líquido máximo permitido hacia el tanque, independientemente del flujo de salida. Otros principios de selección de tuberías son similares a la selección de tuberías para fluidos por gravedad, es decir, de acuerdo con la altura vertical disponible entre el punto inicial y final de la tubería de desbordamiento.
El punto más alto de la tubería de desbordamiento, que también es su punto de partida, está en el punto de conexión con el tanque (tubería de desbordamiento del tanque), generalmente casi en la parte superior, y el punto final más bajo puede estar cerca de la canaleta de drenaje casi en el suelo. Sin embargo, la línea de desbordamiento puede terminar en una elevación mayor. En este caso, la altura diferencial disponible será menor.
Flujo de lodos
En el caso de la minería, el mineral generalmente se extrae en áreas de difícil acceso. En tales lugares, por regla general, no hay conexión por ferrocarril o carretera. Para tales situaciones, el transporte hidráulico de medios con partículas sólidas se considera el más aceptable, incluso en el caso de plantas de procesamiento mineras ubicadas a una distancia suficiente. Las tuberías de pulpa se utilizan en varios campos industriales para transportar sólidos triturados junto con líquido. Tales tuberías han demostrado ser las más rentables en comparación con otros métodos de transporte de sólidos en grandes volúmenes. Además, sus ventajas incluyen suficiente seguridad debido a la falta de varios tipos de transporte y respeto al medio ambiente.
Las suspensiones y mezclas de sólidos en suspensión en líquidos se mantienen en agitación intermitente para mantener la uniformidad. De lo contrario, se produce un proceso de delaminación, en el que las partículas en suspensión, según sus propiedades físicas, flotan hacia la superficie del líquido o se depositan en el fondo. La agitación se logra a través de equipos como un tanque agitado, mientras que en las tuberías, esto se logra manteniendo condiciones de flujo turbulento.
No es deseable reducir el caudal cuando se transportan partículas suspendidas en un líquido, ya que el proceso de separación de fases puede comenzar en el flujo. Esto puede provocar un bloqueo en la tubería y un cambio en la concentración del sólido transportado en la corriente. El régimen de flujo turbulento facilita la mezcla intensiva en el volumen de flujo.
Por otro lado, la reducción excesiva del tamaño de las tuberías a menudo también conduce a bloqueos de las mismas. Por lo tanto, la elección del tamaño de la tubería es un paso importante y crucial que requiere análisis y cálculos preliminares. Cada caso debe considerarse individualmente, ya que diferentes lechadas se comportan de manera diferente a diferentes velocidades de fluido.
Reparación de oleoductos
Durante la operación de la tubería, pueden ocurrir varios tipos de fugas en ella, lo que requiere una eliminación inmediata para mantener la operatividad del sistema. La reparación de la tubería principal se puede realizar de varias maneras. Esto puede incluir reemplazar un segmento de tubería completo o una pequeña sección donde se ha producido una fuga, o reparar una tubería existente. Pero antes de elegir cualquier método de reparación, es necesario realizar un estudio exhaustivo de la causa de la fuga. En algunos casos, puede ser necesario no solo reparar, sino cambiar la ruta de la tubería para evitar su daño repetido.
La primera etapa del trabajo de reparación es ubicar la sección de tubería que requiere intervención. Además, según el tipo de tubería, se determina una lista del equipo necesario y las medidas necesarias para eliminar la fuga, así como la recopilación de los documentos y permisos necesarios si la sección de la tubería a reparar se encuentra en el territorio de otro propietario. Dado que la mayoría de las tuberías están ubicadas bajo tierra, puede ser necesario quitar parte de la tubería. Además, se comprueba el estado general del revestimiento de la tubería, después de lo cual se retira parte del revestimiento para realizar trabajos de reparación directamente con la tubería. Después de la reparación, se pueden llevar a cabo varias medidas de verificación: pruebas ultrasónicas, detección de defectos de color, detección de defectos de polvo magnético, etc.
Si bien algunas reparaciones requieren el cierre completo de la tubería, a menudo una interrupción temporal es suficiente para aislar la sección de reparación o preparar una derivación. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los trabajos de reparación se llevan a cabo con un cierre completo de la tubería. El aislamiento de la sección de la tubería se puede realizar mediante tapones o válvulas de cierre. A continuación, se instala el equipo necesario y la reparación se realiza directamente. Los trabajos de reparación se llevan a cabo en el área dañada, liberados del medio y sin presión. Al final de la reparación, se abren los tapones y se restaura la integridad de la tubería.
¿Por qué necesitamos tales cálculos?
Al elaborar un plan para la construcción de una gran cabaña con varios baños, un hotel privado, la organización de un sistema de incendio, es muy importante tener información más o menos precisa sobre las capacidades de transporte de la tubería existente, teniendo en cuenta su diámetro y presión en el sistema. Se trata de fluctuaciones de presión durante el pico de consumo de agua: tales fenómenos afectan de manera bastante seria la calidad de los servicios prestados.
Además, si el sistema de suministro de agua no está equipado con medidores de agua, al pagar los servicios públicos, el llamado. "Viabilidad de la tubería". En este caso, la cuestión de los aranceles aplicados en este caso es bastante lógica.
Al mismo tiempo, es importante comprender que la segunda opción no se aplica a locales privados (apartamentos y cabañas), donde, en ausencia de medidores, al calcular el pago, se tienen en cuenta los estándares sanitarios: generalmente esto es hasta 360 l / día por persona.
¿Qué determina la permeabilidad de la tubería?
¿Qué determina el caudal de agua en una tubería circular? Se tiene la impresión de que la búsqueda de una respuesta no debe causar dificultades: cuanto mayor es la sección transversal de la tubería, mayor es el volumen de agua que puede pasar en un tiempo determinado. Al mismo tiempo, también se recuerda la presión, porque cuanto más alta sea la columna de agua, más rápido se forzará el agua a través de la comunicación. Sin embargo, la práctica muestra que estos están lejos de todos los factores que afectan el consumo de agua.
Además de ellos, también se deben tener en cuenta los siguientes puntos:
- Longitud de la tubería... A medida que aumenta su longitud, el agua roza sus paredes con más fuerza, lo que provoca una ralentización del flujo. De hecho, al comienzo del sistema, el agua está influenciada exclusivamente por la presión, pero también es importante la rapidez con la que las siguientes porciones tendrán la oportunidad de ingresar a la comunicación. Frenado dentro de la tubería a menudo alcanza valores altos.
- El consumo de agua depende del diámetro en un grado mucho más complejo de lo que parece a primera vista. Cuando el diámetro de la tubería es pequeño, las paredes resisten el flujo de agua en un orden de magnitud más que en los sistemas más gruesos. Como resultado, a medida que disminuye el diámetro de la tubería, disminuye su ventaja en términos de la relación entre el caudal de agua y el índice de área interna en la sección de longitud fija. En pocas palabras, una tubería de agua gruesa transporta agua mucho más rápido que una delgada.
- Material de fabricación... Otro punto importante que incide directamente en la velocidad del movimiento del agua a través de la tubería. Por ejemplo, el propileno liso es mucho más propicio para el deslizamiento del agua que las paredes de acero rugoso.
- Duración del servicio... Con el tiempo, aparece óxido en las tuberías de acero. Además, es típico que el acero, así como el hierro fundido, acumulen gradualmente depósitos de cal. La resistencia al flujo de agua de las tuberías con depósitos es mucho mayor que la de los nuevos productos de acero: esta diferencia a veces llega a 200 veces. Además, el crecimiento excesivo de la tubería conduce a una disminución de su diámetro: incluso si no tenemos en cuenta el aumento de la fricción, su permeabilidad disminuye claramente. También es importante tener en cuenta que los productos de plástico y metal-plástico no tienen tales problemas: incluso después de décadas de uso intensivo, el nivel de su resistencia a los flujos de agua permanece en el nivel inicial.
- La presencia de giros, accesorios, adaptadores, válvulas. promueve un frenado adicional de los flujos de agua.
Todos los factores anteriores deben tenerse en cuenta, porque no estamos hablando de pequeños errores, sino de una seria diferencia varias veces. Como conclusión, podemos decir que una simple determinación del diámetro de la tubería a partir del caudal de agua es casi imposible.
Nueva capacidad para calcular el consumo de agua
Si el uso de agua se realiza mediante un grifo, esto simplifica enormemente la tarea. Lo principal en este caso es que las dimensiones del orificio de salida son mucho más pequeñas que el diámetro del suministro de agua. En este caso, se aplica la fórmula para calcular el agua sobre la sección transversal de la tubería Torricelli v ^ 2 \u003d 2gh, donde v es la velocidad del flujo a través de un pequeño orificio, g es la aceleración de la gravedad y h es la altura de la columna de agua sobre el grifo (un orificio con una sección transversal s, por unidad de tiempo pasa el volumen de agua s * v). Es importante recordar que el término "sección" no se usa para denotar el diámetro, sino su área. Para calcularlo, use la fórmula pi * r ^ 2.
Si la columna de agua tiene 10 metros de altura y el agujero tiene un diámetro de 0.01 m, el flujo de agua a través de la tubería a una presión de una atmósfera se calcula de la siguiente manera: v ^ 2 \u003d 2 * 9.78 * 10 \u003d 195.6. Después de extraer la raíz cuadrada, sale v \u003d 13.98570698963767. Después de redondear para obtener una lectura de velocidad más simple, esto es 14 m / s. La sección transversal de un agujero con un diámetro de 0.01 m se calcula de la siguiente manera: 3.14159265 * 0.01 ^ 2 \u003d 0.000314159265 m2. Como resultado, resulta que el caudal máximo de agua a través de la tubería corresponde a 0,000314159265 * 14 \u003d 0,00439822971 m3 / s (un poco menos de 4,5 litros de agua / segundo). Como puede ver, en este caso, el cálculo del agua sobre la sección transversal de la tubería es bastante simple de realizar. También en el dominio público hay tablas especiales que muestran el consumo de agua para los sanitarios más populares, con un valor mínimo del diámetro de la tubería de agua.
Como ya puede comprender, no existe una forma simple y universal de calcular el diámetro de la tubería en función del caudal de agua. Sin embargo, aún puede obtener ciertos indicadores por sí mismo. Esto es especialmente cierto si el sistema está equipado con tuberías de plástico o metal-plástico y el agua es consumida por grifos con una pequeña sección de salida. En algunos casos, este método de cálculo es aplicable a sistemas de acero, pero estamos hablando principalmente de nuevas tuberías de agua que no han tenido tiempo de cubrirse con depósitos internos en las paredes.
En toda casa moderna, una de las principales condiciones para la comodidad es el agua corriente. Y con el advenimiento de la nueva tecnología que requiere conexión al suministro de agua, su papel en la casa se ha vuelto muy importante. Mucha gente ya no se imagina cómo puede prescindir de una lavadora, caldera, lavavajillas, etc. Pero cada uno de estos dispositivos para su correcto funcionamiento requiere una cierta presión de agua proveniente del suministro de agua. Y ahora una persona que decide instalar un nuevo sistema de suministro de agua en su casa está pensando en cómo calcular la presión en la tubería para que todos los accesorios de plomería funcionen bien.
Requisitos de plomería moderna
Un sistema moderno de suministro de agua debe cumplir con todos los requisitos y características. En la salida del grifo, el agua debe fluir suavemente, sin sacudidas. Por lo tanto, no debe haber caídas de presión en el sistema durante el análisis del agua. El agua que corre por las tuberías no debe crear ruido, tener impurezas de aire y otras acumulaciones extrañas que afecten negativamente a los grifos de cerámica y otros accesorios de plomería. Para evitar estos incidentes desagradables, la presión del agua en la tubería no debe caer por debajo de su mínimo al analizar el agua.
¡Nota! La presión mínima de suministro de agua debe ser de 1,5 atmósferas. Esta presión es suficiente para el funcionamiento del lavavajillas y la lavadora.
Es necesario tener en cuenta otra característica importante del sistema de suministro de agua relacionada con el consumo de agua. En cualquier vivienda hay más de un punto de toma de muestras de agua. Por lo tanto, el cálculo del sistema de suministro de agua debe satisfacer completamente la demanda de agua de todos los accesorios de plomería cuando se encienden simultáneamente. Este parámetro se logra no solo por la presión, sino también por el volumen de agua entrante que puede pasar una tubería de cierta sección. En términos simples, antes de la instalación, es necesario realizar un determinado cálculo hidráulico del suministro de agua, teniendo en cuenta el flujo y la presión del agua.
Antes de calcular, echemos un vistazo más de cerca a dos conceptos como presión y flujo para comprender su esencia.
Presión
Como saben, en el pasado, el suministro de agua central estaba conectado a una torre de agua. Es esta torre la que crea presión en la red de suministro de agua. La unidad de medida de la presión es la atmósfera. Además, la presión no depende del tamaño del tanque ubicado en la parte superior de la torre, sino solo de la altura.
¡Nota! Si vierte agua en una tubería de 10 metros de altura, creará una presión de 1 atmósfera en el punto más bajo.
La presión es equivalente a metros. Una atmósfera equivale a 10 m de columna de agua. Considere un ejemplo con un edificio de cinco pisos. La altura de la casa es de 15 metros, por lo que la altura de un piso es de 3 metros. La torre de quince metros creará una presión de 1,5 atmósferas en la planta baja. Calculemos la presión en el segundo piso: 15-3 \u003d 12 metros de columna de agua o 1.2 atmósferas. Habiendo hecho más cálculos, veremos que no habrá presión de agua en el quinto piso. Esto significa que para dotar de agua al quinto piso es necesario construir una torre de más de 15 metros. ¿Y si, por ejemplo, es un edificio de 25 plantas? Nadie construirá tales torres. Las bombas se utilizan en los sistemas modernos de suministro de agua.
Calculemos la presión a la salida de la bomba sumergible. Hay una bomba sumergible que eleva el agua hasta 30 metros de columna de agua. Esto significa que crea presión: 3 atmósferas en su salida. Después de sumergir la bomba en el pozo durante 10 metros, creará una presión a nivel del suelo: 2 atmósferas o 20 metros de columna de agua.
Consumo
Considere el siguiente factor: el consumo de agua. Depende directamente de la presión, y cuanto más alta sea, más rápido se moverá el agua por las tuberías. Es decir, habrá un gasto mayor. Pero el caso es que la velocidad del agua está influenciada por la sección transversal de la tubería por la que se mueve. Y si reduce la sección transversal de la tubería, aumentará la resistencia al agua. En consecuencia, su cantidad a la salida de la tubería disminuirá durante el mismo período de tiempo.
En producción, durante la construcción de las tuberías de agua, se elaboran proyectos en los que el cálculo hidráulico del sistema de suministro de agua se calcula de acuerdo con la ecuación de Bernoulli:
Donde h 1-2 - muestra la pérdida de presión en la salida, después de superar la resistencia en toda la sección del suministro de agua.
Calculamos el suministro de agua a domicilio.
Pero esto, como dicen, son cálculos complejos. Para la plomería del hogar, utilizamos cálculos más simples.
En base a los datos del pasaporte de las máquinas consumidas por agua en la casa, resumimos el consumo total. A esta cifra le sumamos el consumo de todos los grifos de agua de la casa. Un grifo de agua fluye a través de él alrededor de 5-6 litros de agua por minuto. Sumamos todos los números y obtenemos el consumo total de agua en la casa. Ahora, guiados por el consumo total, estamos comprando una tubería con tal sección transversal que proporcionará la cantidad y presión de agua requeridas a todos los dispositivos plegables de agua que funcionan simultáneamente.
Cuando el suministro de agua doméstico esté conectado a la red de la ciudad, utilizará lo que se le proporcione. Bueno, si tiene un pozo en casa, compre una bomba que proporcione completamente a su red la presión requerida, correspondiente a los costos. Al comprar, siga los datos del pasaporte de la bomba.
Para seleccionar una sección de tubería, nos guiamos por estas tablas:
| Dependencia del diámetro de la longitud del suministro de agua. | Rendimiento de tubería | |||
| Longitud de la tubería de agua, metro |
Diámetro de la tubería, mm |
Diámetro de la tubería, mm |
Banda ancha, l / min |
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| Menos de 10 | 20 | 25 | 30 | |
| 10 hasta 30 | 25 | 32 | 50 | |
| Mas de 30 | 32 | 38 | 75 | |
Estas tablas proporcionan los parámetros de tubería más utilizados. Para obtener una descripción general completa en Internet, puede encontrar tablas más completas con cálculos para tuberías de diferentes diámetros.
Aquí, en base a estos cálculos y con una instalación adecuada, proporcionará a su suministro de agua todos los parámetros necesarios. Si algo no está claro, es mejor consultar a un especialista.