Rendimiento de la tubería. Cómo calcular el flujo de agua a través de una tubería por presión y diámetro ¿Cuánta agua por hora pasa por la tubería?
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Capacidad de la tubería: simple sobre lo complejo
¿Cómo varía el rendimiento de una tubería con el diámetro? ¿Qué factores, además de la sección transversal, afectan este parámetro? Finalmente, ¿cómo calcular, aunque sea aproximadamente, la permeabilidad de un sistema de suministro de agua con un diámetro conocido? En el artículo intentaré dar las respuestas más sencillas y accesibles a estas preguntas.
Nuestra tarea es aprender a calcular la sección transversal óptima de las tuberías de agua.
¿Por qué es necesario?
El cálculo hidráulico le permite obtener el óptimo mínimo el diámetro de la tubería.
Por un lado, siempre hay una escasez catastrófica de dinero durante la construcción y reparación, y el precio de un metro lineal de tubería crece de forma no lineal con el aumento del diámetro. Por otro lado, una sección subestimada del suministro de agua conducirá a una caída excesiva de presión en los dispositivos finales debido a su resistencia hidráulica.
Con un caudal en el dispositivo intermedio, la caída de presión en el dispositivo final hará que la temperatura del agua con los grifos de agua fría y agua caliente abiertos cambie drásticamente. Como resultado, usted será rociado agua congelada o escaldado con agua hirviendo.
Restricciones
Limitaré deliberadamente el alcance de las tareas en consideración a la plomería de una pequeña casa privada. Hay dos razones:
- Los gases y líquidos de diferentes viscosidades se comportan de manera completamente diferente cuando se transportan a través de una tubería. La consideración del comportamiento del gas natural y licuado, el petróleo y otros medios aumentaría varias veces el volumen de este material y nos alejaría de mi especialidad: la plomería;
- En el caso de un edificio grande con numerosas instalaciones sanitarias, para el cálculo hidráulico del suministro de agua será necesario calcular la probabilidad de utilizar varios puntos de toma de agua al mismo tiempo. V pequeña casa el cálculo se realiza para el consumo máximo de todos los dispositivos disponibles, lo que simplifica enormemente la tarea.
factores
El cálculo hidráulico de un sistema de suministro de agua es una búsqueda de una de dos cantidades:
- Cálculo del rendimiento de una tubería con una sección transversal conocida;
- Cálculo del diámetro óptimo con un caudal planificado conocido.
En condiciones reales (al diseñar un sistema de suministro de agua), la segunda tarea es mucho más necesaria.
La lógica doméstica sugiere que el flujo máximo de agua a través de una tubería está determinado por su diámetro y presión de entrada. Por desgracia, la realidad es mucho más complicada. El hecho es que la tubería tiene resistencia hidráulica: En pocas palabras, el flujo se ralentiza debido a la fricción contra las paredes. Además, el material y el estado de las paredes afectan previsiblemente al grado de frenado.
Aquí Lista llena Factores que afectan el rendimiento de una tubería de agua:
- Presión al comienzo del suministro de agua (leer - presión en la ruta);
- Pendiente tuberías (cambio en su altura sobre el nivel del suelo condicional al principio y al final);
- Material paredes El polipropileno y el polietileno tienen mucha menos rugosidad que el acero y el hierro fundido;
- Envejecer tubería. Con el tiempo, el acero se cubre de depósitos de óxido y cal, que no solo aumentan la rugosidad, sino que también reducen el espacio libre interno de la tubería;
Esto no se aplica a las tuberías de vidrio, plástico, cobre, galvanizadas y de metal-polímero. Están como nuevos incluso después de 50 años de funcionamiento. La excepción es la sedimentación del suministro de agua cuando en numeros grandes sólidos en suspensión y la ausencia de filtros de entrada.
- Cantidad y ángulo vueltas;
- Cambios de diámetro plomería;
- Presencia o ausencia soldaduras, cordones de soldadura y accesorios de conexión;
- Válvulas de cierre. Incluso a tope Válvulas de bola proporcionar cierta resistencia al flujo.
Cualquier cálculo de la capacidad de la tubería será muy aproximado. Quiera o no, tendremos que usar coeficientes promedio que son típicos para condiciones cercanas a las nuestras.
Ley de Torricelli
Evangelista Torricelli, que vivió a principios del siglo XVII, es conocido como alumno de Galileo Galilei y autor del concepto mismo de presión atmosférica. También posee una fórmula que describe el caudal de agua que sale de un recipiente a través de una abertura de dimensiones conocidas.
Para que la fórmula de Torricelli funcione, es necesario:
- Para que sepamos la presión del agua (la altura de la columna de agua sobre el agujero);
Una atmósfera bajo la gravedad de la tierra es capaz de levantar una columna de agua de 10 metros. Por lo tanto, la presión en atmósferas se convierte en cabeza simplemente multiplicándola por 10.
- Para que el agujero sea significativamente menor que el diámetro del vaso, eliminando así la pérdida de presión por fricción contra las paredes.
En la práctica, la fórmula de Torricelli le permite calcular el flujo de agua a través de una tubería con una sección interna de dimensiones conocidas a una carga instantánea conocida durante el flujo. En pocas palabras: para usar la fórmula, debe instalar un manómetro frente al grifo o calcular la caída de presión en el suministro de agua a una presión conocida en la línea.
La fórmula en sí se ve así: v^2=2gh. En eso:
- v es la velocidad del flujo a la salida del orificio, en metros por segundo;
- g es la aceleración de la caída (para nuestro planeta es igual a 9,78 m/s^2);
- h - cabeza (altura de la columna de agua sobre el agujero).
¿Cómo nos ayudará esto en nuestra tarea? Y el hecho de que flujo de fluido a través de un orificio(el mismo rendimiento) es igual a S*v, donde S es el área de la sección transversal del orificio y v es la velocidad del flujo de la fórmula anterior.
Captain Evidence sugiere: conociendo el área de la sección transversal, es fácil determinar el radio interior de la tubería. Como sabes, el área de un círculo se calcula como π*r^2, donde π se redondea a 3,14159265.
En este caso, la fórmula de Torricelli se verá como v^2=2*9.78*20=391.2. La raíz cuadrada de 391,2 se redondea a 20. Esto significa que el agua saldrá del agujero a una velocidad de 20 m/s.
Calculamos el diámetro del agujero por el que fluye la corriente. Convirtiendo el diámetro a unidades SI (metros), obtenemos 3.14159265*0.01^2=0.0003141593. Y ahora calculamos el caudal de agua: 20 * 0,0003141593 \u003d 0,006283186, o 6,2 litros por segundo.
De vuelta a la realidad
Estimado lector, me atrevería a sugerirle que no tenga un manómetro instalado frente al mezclador. Es obvio que se necesitan algunos datos adicionales para un cálculo hidráulico más preciso.
Por lo general, el problema de cálculo se resuelve por el contrario: con el flujo de agua conocido a través de los accesorios de plomería, la longitud de la tubería de agua y su material, se selecciona un diámetro que asegure la caída de presión a valores aceptables. El factor limitante es el caudal.
Dato de referencia
El caudal de las tuberías de agua internas se considera de 0,7 a 1,5 m / s. Superar este último valor provoca la aparición de ruido hidráulico (principalmente en codos y accesorios).
Las tasas de consumo de agua para accesorios de plomería son fáciles de encontrar en la documentación reglamentaria. En particular, los proporciona el apéndice de SNiP 2.04.01-85. Para salvar al lector de largas búsquedas, daré esta tabla aquí.
La tabla muestra datos para mezcladores con aireadores. Su ausencia iguala el caudal de la grifería de lavabo, lavabo y ducha con el caudal de la grifería al bañarse.
Permítame recordarle que si desea calcular el suministro de agua de una casa privada con sus propias manos, sume el consumo de agua para todos electrodomésticos instalados . Si no se sigue esta indicación, le aguardarán sorpresas, como un descenso brusco de la temperatura en la ducha al abrir el grifo. agua caliente sobre el .
Si en el edificio hay suministro de agua contra incendios, al caudal previsto se añaden 2,5 l/s por cada hidrante. Para el suministro de agua contra incendios, la velocidad del flujo está limitada a 3 m/s: en caso de incendio, el ruido hidráulico es lo último que desconcierta a los residentes.
Al calcular la presión, generalmente se supone que en el extremo del dispositivo desde la entrada debe haber al menos 5 metros, lo que corresponde a una presión de 0,5 kgf / cm2. Parte de accesorios de plomería (calentadores de agua instantáneos, válvulas de llenado para lavadoras etc.) simplemente no funcionan si la presión en el suministro de agua es inferior a 0,3 atmósferas. Además, es necesario tener en cuenta las pérdidas hidráulicas en el propio dispositivo.
En la imagen - calentador de agua instantaneo Ambiente Básico. Incluye calentamiento solo a una presión de 0,3 kgf/cm2 y superior.
Caudal, diámetro, velocidad
Déjame recordarte que están vinculados entre sí por dos fórmulas:
- Q=SV. El flujo de agua en metros cúbicos por segundo es igual al área de la sección transversal en metros cuadrados multiplicado por la velocidad del flujo en metros por segundo;
- S = r^2. El área de la sección transversal se calcula como el producto del número "pi" y el cuadrado del radio.
¿Dónde puedo obtener los valores para el radio de la sección interior?
- En tubos de acero es igual a, con un error mínimo, la mitad del mando(pase condicional, que está marcado como rodadura de tubería);
- Para polímero, metal-polímero, etc. el diámetro interior es igual a la diferencia entre el exterior, con el que se marcan las tuberías, y el doble del espesor de la pared (también suele estar presente en el marcado). El radio, respectivamente, es la mitad del diámetro interior.
- El diámetro interior es 50-3 * 2 = 44 mm, o 0,044 metros;
- El radio será 0,044/2=0,022 metros;
- El área de la sección interna será igual a 3.1415 * 0.022 ^ 2 \u003d 0.001520486 m2;
- A un caudal de 1,5 metros por segundo, el caudal será de 1,5 * 0,001520486 = 0,002280729 m3/s, o 2,3 litros por segundo.
pérdida de cabeza
¿Cómo calcular cuánta presión se pierde en un sistema de suministro de agua con parámetros conocidos?
La fórmula más sencilla para calcular la caída de presión es H = iL(1+K). ¿Qué significan las variables en él?
- H es la apreciada caída de presión en metros;
- I - pendiente hidráulica del medidor de tubería de agua;
- L es la longitud del suministro de agua en metros;
- K- coeficiente, lo que permite simplificar el cálculo de la caída de presión en las válvulas de cierre y . Está ligado al propósito de la red de suministro de agua.
¿Dónde puedo obtener los valores de estas variables? Bueno, excepto por la longitud de la tubería, nadie ha cancelado la ruleta todavía.
El coeficiente K se toma igual a:
Con una pendiente hidráulica, el panorama es mucho más complicado. La resistencia que ofrece una tubería a fluir depende de:
- Sección interna;
- rugosidad de la pared;
- Caudales.
Se puede encontrar una lista de valores de 1000i (pendiente hidráulica por 1000 metros de suministro de agua) en las tablas de Shevelev, que, de hecho, sirven para el cálculo hidráulico. Las tablas son demasiado grandes para un artículo, ya que dan valores de 1000i para todos los diámetros, caudales y materiales ajustados a la vida posibles.
Aquí hay un pequeño fragmento de la mesa Shevelev para un tubo de plástico de 25 mm.
El autor de las tablas da los valores de la caída de presión no para la sección interna, sino para tamaños estándar, que son tubos marcados, ajustados al espesor de la pared. Sin embargo, las tablas se publicaron en 1973, cuando aún no se había formado el segmento de mercado correspondiente.
Al calcular, tenga en cuenta que para metal-plástico es mejor tomar valores correspondientes a una tubería con un paso más pequeño.
Usemos esta tabla para calcular la caída de presión a través tubería de polipropileno con un diámetro de 25 mm y una longitud de 45 metros. Acordemos que estamos diseñando un sistema de suministro de agua para uso doméstico.
- Con una velocidad de flujo lo más cercana posible a 1,5 m/s (1,38 m/s), el valor de 1000i será igual a 142,8 metros;
- La pendiente hidráulica de un metro de tubería será de 142,8/1000 = 0,1428 metros;
- El factor de corrección para las tuberías de agua doméstica es de 0,3;
- La fórmula en su conjunto tomará la forma H=0.1428*45(1+0.3)=8.3538 metros. Esto significa que al final del suministro de agua a un caudal de agua de 0,45 l/s (el valor de la columna izquierda de la tabla), la presión caerá en 0,84 kgf/cm2 y a 3 atmósferas en la entrada ser bastante aceptable 2,16 kgf/cm2.
Este valor se puede utilizar para determinar consumo según la fórmula de Torricelli. El método de cálculo con un ejemplo se proporciona en la sección correspondiente del artículo.
Además, para calcular el flujo máximo a través de un sistema de suministro de agua con características conocidas, se puede seleccionar en la columna "tasa de flujo" de la tabla completa de Shevelev un valor tal en el que la presión al final de la tubería no cae. por debajo de 0,5 atmósferas.
Conclusión
Estimado lector, si las instrucciones anteriores, a pesar de la extrema simplificación, todavía le parecieron tediosas, simplemente use una de las muchas calculadoras en línea. Como siempre, se puede encontrar más información en el video de este artículo. Estaré agradecido por sus adiciones, correcciones y comentarios. ¡Buena suerte, camaradas!
31 de julio de 2016Si desea expresar su gratitud, agregar una aclaración u objeción, preguntarle algo al autor, ¡agregue un comentario o diga gracias!
Al tender tuberías principales de agua, es más difícil calcular el rendimiento de las secciones de tubería. Los cálculos correctos asegurarán que el flujo de agua no sea demasiado grande y que su presión no disminuya.
La importancia de los cálculos correctos
El cálculo del consumo de agua le permite elegir el material y el diámetro de tubería correctos
Al diseñar una cabaña con dos o más baños o un pequeño hotel, se debe tener en cuenta la cantidad de agua que pueden suministrar las tuberías de una sección seleccionada. Después de todo, si la presión en la tubería cae con un alto consumo, esto conducirá al hecho de que será imposible ducharse o bañarse normalmente. Si el problema surge durante un incendio, puede perder completamente su hogar. Por lo tanto, el cálculo de la permeabilidad de las carreteras se realiza incluso antes del inicio de la construcción.
También es importante que los propietarios de pequeñas empresas conozcan las tasas de rendimiento. De hecho, en ausencia de dispositivos de medición, las empresas de servicios públicos, por regla general, presentan una factura por el consumo de agua a las organizaciones de acuerdo con el volumen que pasa por la tubería. Conocer los datos de tu suministro de agua te permitirá controlar el caudal de agua y no pagar de más.
Lo que determina la permeabilidad de la tubería.
El consumo de agua dependerá de la configuración del suministro de agua, así como del tipo de tuberías desde las que se monta la red.
La permeabilidad de los segmentos de tubería es un valor métrico que caracteriza el volumen de fluido que pasa a través de la tubería durante un cierto intervalo de tiempo. Este indicador depende del material utilizado en la producción de tuberías.
Las tuberías de plástico conservan casi la misma permeabilidad durante todo el período operativo. El plástico, en comparación con el metal, no se oxida, por lo que las líneas no se obstruyen durante mucho tiempo.
Para los modelos de metal, el rendimiento disminuye año tras año. Debido al hecho de que las tuberías se oxidan, la superficie interna se despega gradualmente y se vuelve áspera. Debido a esto, se forma mucha más placa en las paredes. En particular, las tuberías de agua caliente se obstruyen rápidamente.
Además del material de fabricación, la permeabilidad también depende de otras características:
- Longitudes de fontanería. Cuanto mayor es la longitud, menor es la velocidad del flujo por efecto de la fricción, y la altura disminuye en consecuencia.
- Diámetro de la tubería. Las paredes de las carreteras estrechas crean más resistencia. Cuanto menor sea la sección transversal, peor será la relación entre la velocidad del flujo y el valor del área interna en una sección de longitud fija. En tuberías más anchas, el agua se mueve más rápido.
- La presencia de vueltas, accesorios, adaptadores, grifos. Cualquier detalle con forma ralentiza el movimiento de los flujos de agua.
Al determinar la tasa de rendimiento, es necesario tener en cuenta todos estos factores en combinación. Para no confundirse con los números, vale la pena usar fórmulas y tablas comprobadas.
Métodos de cálculo
El coeficiente de fricción se ve afectado por la presencia de elementos de bloqueo y su número.
Para determinar la permeabilidad del sistema de suministro de agua, puede utilizar tres métodos de cálculo:
El último método, aunque es el más preciso, no es adecuado para calcular las comunicaciones domésticas ordinarias. Es bastante complejo, y para su aplicación necesitará conocer una variedad de indicadores. Para calcular una red simple para una casa privada, debe recurrir a la ayuda de una calculadora en línea. Aunque no es tan preciso, es gratis y no necesita ser instalado en una computadora. Puede obtener información más precisa comparando los datos calculados por el programa con la tabla.
Cómo calcular el ancho de banda
El método tabular es el más fácil. Se han desarrollado varias tablas de conteo: puede elegir la que sea adecuada según los parámetros conocidos.
Cálculo basado en la sección de tubería
En SNiP 2.04.01-85, se propone averiguar la cantidad de consumo de agua por la circunferencia de la tubería.
De acuerdo con las normas de SNiP, el consumo diario de agua por persona no supera los 60 litros. Este dato es para una casa sin fontanería. Si se instala una red de suministro de agua, el volumen aumenta a 200 litros.
Cálculo según la temperatura del refrigerante.
A medida que aumenta la temperatura, la permeabilidad de la tubería disminuye: el agua se expande y, por lo tanto, crea una fricción adicional.
Puede calcular los datos necesarios utilizando una tabla especial:
| Sección de tubería (mm) | Banda ancha | |||
| Por calor (gcl/h) | Por portador de calor (t/h) | |||
| Agua | Vapor | Agua | Vapor | |
| 15 | 0,011 | 0,005 | 0,182 | 0,009 |
| 25 | 0,039 | 0,018 | 0,650 | 0,033 |
| 38 | 0,11 | 0,05 | 1,82 | 0,091 |
| 50 | 0,24 | 0,11 | 4,00 | 0,20 |
| 75 | 0,72 | 0,33 | 12,0 | 0,60 |
| 100 | 1,51 | 0,69 | 25,0 | 1,25 |
| 125 | 2,70 | 1,24 | 45,0 | 2,25 |
| 150 | 4,36 | 2,00 | 72,8 | 3,64 |
| 200 | 9,23 | 4,24 | 154 | 7,70 |
| 250 | 16,6 | 7,60 | 276 | 13,8 |
| 300 | 26,6 | 12,2 | 444 | 22,2 |
| 350 | 40,3 | 18,5 | 672 | 33,6 |
| 400 | 56,5 | 26,0 | 940 | 47,0 |
| 450 | 68,3 | 36,0 | 1310 | 65,5 |
| 500 | 103 | 47,4 | 1730 | 86,5 |
| 600 | 167 | 76,5 | 2780 | 139 |
| 700 | 250 | 115 | 4160 | 208 |
| 800 | 354 | 162 | 5900 | 295 |
| 900 | 633 | 291 | 10500 | 525 |
| 1000 | 1020 | 470 | 17100 | 855 |
para resumir sistema de plomería esta información no es extremadamente importante, pero para los circuitos de calefacción se considera el indicador principal.
Encontrar datos dependiendo de la presión
La presión del flujo de agua de la línea común se tiene en cuenta al seleccionar las tuberías.
Al seleccionar tuberías para instalar cualquier red de comunicación, es necesario tener en cuenta la presión de flujo en la línea común. Si se proporciona presión bajo alta presión, es necesario instalar tuberías con una sección transversal mayor que cuando se mueven por gravedad. Si estos parámetros no se tienen en cuenta al seleccionar las secciones de la tubería y se pasa un gran flujo de agua a través de redes pequeñas, harán ruido, vibrarán y rápidamente quedarán inutilizables.
Para encontrar el caudal de agua de diseño más alto, se utiliza una tabla de capacidad de tubería según el diámetro y diferentes indicadores de presión de agua:
| Consumo | Banda ancha | |||||||||
| Sección de tubería | 15mm | 20mm | 25mm | 32mm | 40mm | 50mm | 65mm | 80mm | 100mm | |
| Pa/m | mbar/m | Menos de 0,15 m/s | 0,15 m/s | 0,3 m/s | ||||||
| 90,0 | 0,900 | 173 | 403 | 745 | 1627 | 2488 | 4716 | 9612 | 14940 | 30240 |
| 92,5 | 0,925 | 176 | 407 | 756 | 1652 | 2524 | 4788 | 9756 | 15156 | 30672 |
| 95,0 | 0,950 | 176 | 414 | 767 | 1678 | 2560 | 4860 | 9900 | 15372 | 31104 |
| 97,5 | 0,975 | 180 | 421 | 778 | 1699 | 2596 | 4932 | 10044 | 15552 | 31500 |
| 100,0 | 1000,0 | 184 | 425 | 788 | 1724 | 2632 | 5004 | 10152 | 15768 | 31932 |
| 120,0 | 1200,0 | 202 | 472 | 871 | 1897 | 2898 | 5508 | 11196 | 17352 | 35100 |
| 140,0 | 1400,0 | 220 | 511 | 943 | 2059 | 3143 | 5976 | 12132 | 18792 | 38160 |
| 160,0 | 1600,0 | 234 | 547 | 1015 | 2210 | 3373 | 6408 | 12996 | 20160 | 40680 |
| 180,0 | 1800,0 | 252 | 583 | 1080 | 2354 | 3589 | 6804 | 13824 | 21420 | 43200 |
| 200,0 | 2000,0 | 266 | 619 | 1151 | 2488 | 3780 | 7200 | 14580 | 22644 | 45720 |
| 220,0 | 2200,0 | 281 | 652 | 1202 | 2617 | 3996 | 7560 | 15336 | 23760 | 47880 |
| 240,0 | 2400,0 | 288 | 680 | 1256 | 2740 | 4176 | 7920 | 16056 | 24876 | 50400 |
| 260,0 | 2600,0 | 306 | 713 | 1310 | 2855 | 4356 | 8244 | 16740 | 25920 | 52200 |
| 280,0 | 2800,0 | 317 | 742 | 1364 | 2970 | 4356 | 8568 | 17338 | 26928 | 54360 |
| 300,0 | 3000, | 331 | 767 | 1415 | 3078 | 4680 | 8892 | 18000 | 27900 | 56160 |
La presión promedio en la mayoría de los elevadores varía de 1,5 a 2,5 atmósferas. La dependencia del número de plantas se regula dividiendo la red de abastecimiento de agua en varios ramales. La inyección de agua a través de bombas también afecta el cambio de caudal.
Además, al calcular el flujo de agua a través de una tubería de acuerdo con la tabla de diámetros de tubería y valores de presión, no solo se tiene en cuenta la cantidad de grifos, sino también la cantidad de calentadores de agua, bañeras y otros consumidores.
Cálculo hidráulico según Shevelev
Para la identificación más precisa de los indicadores de toda la red de suministro de agua, se utilizan materiales de referencia especiales. Definen las características de funcionamiento de las tuberías fabricadas con diferentes materiales.
A veces es muy importante calcular con precisión el volumen de agua que pasa por la tubería. Por ejemplo, cuando necesite diseñar un nuevo sistema de calefacción. De ahí surge la pregunta: ¿cómo calcular el volumen de la tubería? Este indicador ayuda a elegir el equipo adecuado, por ejemplo, el tamaño del tanque de expansión. Además, este indicador es muy importante cuando se usa anticongelante. Suele venderse en varias formas:
- Diluido;
- Sin diluir.
El primer tipo puede soportar temperaturas: 65 grados. El segundo se congelará ya a -30 grados. Para comprar la cantidad correcta de anticongelante, necesita saber el volumen de refrigerante. En otras palabras, si el volumen de líquido es de 70 litros, se pueden comprar 35 litros de líquido sin diluir. Es suficiente diluirlos, observando la proporción de 50 a 50, y obtendrá los mismos 70 litros.
Para obtener datos precisos, debe preparar:
- Calculadora;
- Calibrador;
- Gobernante.
Primero, se mide el radio, denotado por la letra R. Puede ser:
- interno;
- exterior.
El radio exterior es necesario para determinar el tamaño del espacio que ocupará.
Para el cálculo, necesita conocer los datos del diámetro de la tubería. Se denota con la letra D y se calcula con la fórmula R x 2. También se determina la circunferencia. Designado con la letra L.
Para calcular el volumen de una tubería, medido en metros cúbicos (m3), primero debes calcular su área.
Para obtener un valor exacto, primero debe calcular el área de la sección transversal.
Para ello, aplica la fórmula:
- S = R x Pi.
- El área requerida es S;
- Radio de tubería - R;
- Pi es 3.14159265.
El valor resultante debe multiplicarse por la longitud de la tubería.
¿Cómo encontrar el volumen de una tubería usando la fórmula? Necesita saber sólo 2 valores. La fórmula de cálculo en sí tiene la siguiente forma:
- V = S x L
- Volumen de tubería - V;
- Área seccional - S;
- Longitud - L
Por ejemplo, tenemos una tubería de metal con un diámetro de 0,5 metros y una longitud de dos metros. Para realizar el cálculo, el tamaño del travesaño exterior del metal inoxidable se inserta en la fórmula para calcular el área de un círculo. El área de la tubería será igual a;
S \u003d (D / 2) \u003d 3.14 x (0.5 / 2) \u003d 0.0625 pies cuadrados metros
La fórmula de cálculo final tendrá la siguiente forma:
V \u003d HS \u003d 2 x 0.0625 \u003d 0.125 cu. metros
De acuerdo con esta fórmula, se calcula el volumen de absolutamente cualquier tubería. Y no importa de qué material esté hecho. Si la tubería tiene muchos componentes, usando esta fórmula, puede calcular por separado el volumen de cada sección.
Al realizar un cálculo, es muy importante que las dimensiones se expresen en las mismas unidades de medida. Es más fácil de calcular si todos los valores se convierten a centímetros cuadrados.
Si usa diferentes unidades de medida, puede obtener mucho resultados cuestionables. Estarán muy lejos de los valores reales. Al realizar cálculos diarios constantes, puede utilizar la memoria de la calculadora estableciendo un valor constante. Por ejemplo, el número Pi multiplicado por dos. Esto ayudará a calcular el volumen de tuberías de diferentes diámetros mucho más rápido.
Hoy, para el cálculo, puede usar programas de computadora listos para usar en los que los parámetros estándar se especifican de antemano. Para realizar el cálculo, solo será necesario ingresar valores de variables adicionales.
Descarga el programa https://yadi.sk/d/_1ZA9Mmf3AJKXy
Cómo calcular el área de la sección transversal
Si la tubería es redonda, el área de la sección transversal debe calcularse utilizando la fórmula para el área de un círculo: S \u003d π * R2. Donde R es el radio (interno), π es 3,14. En total, necesitas elevar al cuadrado el radio y multiplicarlo por 3,14.
Por ejemplo, el área de la sección transversal de una tubería con un diámetro de 90 mm. Encontramos el radio - 90 mm / 2 = 45 mm. En centímetros, esto es 4.5 cm Lo elevamos al cuadrado: 4.5 * 4.5 \u003d 2.025 cm2, sustituimos en la fórmula S \u003d 2 * 20.25 cm2 \u003d 40.5 cm2.
El área de la sección transversal de un producto perfilado se calcula utilizando la fórmula para el área de un rectángulo: S = a * b, donde a y b son las longitudes de los lados del rectángulo. Si consideramos la sección del perfil de 40 x 50 mm, obtenemos S \u003d 40 mm * 50 mm \u003d 2000 mm2 o 20 cm2 o 0,002 m2.
Cálculo del volumen de agua presente en todo el sistema
Para determinar dicho parámetro, es necesario sustituir el valor del radio interior en la fórmula. Sin embargo, inmediatamente aparece un problema. Y cómo calcular el volumen total de agua en toda la tubería. sistema de calefacción, que incluye:
- radiadores;
- Tanque de expansión;
- Caldera de calefacción.
Primero, se calcula el volumen del radiador. Para hacer esto, se abre su pasaporte técnico y se escriben los valores del volumen de una sección. Este parámetro se multiplica por el número de secciones en una batería en particular. Por ejemplo, uno es igual a 1,5 litros.
cuando se instala radiador bimetálico, este valor es mucho menor. La cantidad de agua en la caldera se puede encontrar en el pasaporte del dispositivo.
Para determinar el volumen del tanque de expansión, se llena con una cantidad de líquido previamente medida.
Es muy fácil determinar el volumen de las tuberías. Los datos disponibles para un metro, un cierto diámetro, simplemente deben multiplicarse por la longitud de toda la tubería.
Tenga en cuenta que en la red global y la literatura de referencia, puede ver tablas especiales. Muestran datos indicativos del producto. El error de los datos dados es bastante pequeño, por lo que los valores dados en la tabla se pueden usar de manera segura para calcular el volumen de agua.
Debo decir que al calcular los valores, debe tener en cuenta algunas diferencias características. tubos metalicos teniendo diametro largo, pasa la cantidad de agua, mucho menos que las mismas tuberías de polipropileno.
La razón radica en la suavidad de la superficie de las tuberías. En los productos de acero, se fabrica con una gran rugosidad. Tubos PPR no tienen rugosidad en las paredes internas. Sin embargo, al mismo tiempo, los productos de acero tienen un mayor volumen de agua que en otras tuberías de la misma sección. Por lo tanto, para asegurarse de que el cálculo del volumen de agua en las tuberías sea correcto, debe verificar todos los datos varias veces y respaldar el resultado con una calculadora en línea.
Volumen interno de un metro corriente de una tubería en litros - tabla
La tabla muestra el volumen interno de un metro lineal de tubería en litros. Es decir, cuánta agua, anticongelante u otro líquido (refrigerante) se requiere para llenar la tubería. El diámetro interior de las tuberías se toma de 4 a 1000 mm.
| Diámetro interior, mm | Volumen interno de tubería corriente de 1 m, litros | Volumen interno de tuberías lineales de 10 m, litros |
|---|---|---|
| 4 | 0.0126 | 0.1257 |
| 5 | 0.0196 | 0.1963 |
| 6 | 0.0283 | 0.2827 |
| 7 | 0.0385 | 0.3848 |
| 8 | 0.0503 | 0.5027 |
| 9 | 0.0636 | 0.6362 |
| 10 | 0.0785 | 0.7854 |
| 11 | 0.095 | 0.9503 |
| 12 | 0.1131 | 1.131 |
| 13 | 0.1327 | 1.3273 |
| 14 | 0.1539 | 1.5394 |
| 15 | 0.1767 | 1.7671 |
| 16 | 0.2011 | 2.0106 |
| 17 | 0.227 | 2.2698 |
| 18 | 0.2545 | 2.5447 |
| 19 | 0.2835 | 2.8353 |
| 20 | 0.3142 | 3.1416 |
| 21 | 0.3464 | 3.4636 |
| 22 | 0.3801 | 3.8013 |
| 23 | 0.4155 | 4.1548 |
| 24 | 0.4524 | 4.5239 |
| 26 | 0.5309 | 5.3093 |
| 28 | 0.6158 | 6.1575 |
| 30 | 0.7069 | 7.0686 |
| 32 | 0.8042 | 8.0425 |
| 34 | 0.9079 | 9.0792 |
| 36 | 1.0179 | 10.1788 |
| 38 | 1.1341 | 11.3411 |
| 40 | 1.2566 | 12.5664 |
| 42 | 1.3854 | 13.8544 |
| 44 | 1.5205 | 15.2053 |
| 46 | 1.6619 | 16.619 |
| 48 | 1.8096 | 18.0956 |
| 50 | 1.9635 | 19.635 |
| 52 | 2.1237 | 21.2372 |
| 54 | 2.2902 | 22.9022 |
| 56 | 2.463 | 24.6301 |
| 58 | 2.6421 | 26.4208 |
| 60 | 2.8274 | 28.2743 |
| 62 | 3.0191 | 30.1907 |
| 64 | 3.217 | 32.1699 |
| 66 | 3.4212 | 34.2119 |
| 68 | 3.6317 | 36.3168 |
| 70 | 3.8485 | 38.4845 |
| 72 | 4.0715 | 40.715 |
| 74 | 4.3008 | 43.0084 |
| 76 | 4.5365 | 45.3646 |
| 78 | 4.7784 | 47.7836 |
| 80 | 5.0265 | 50.2655 |
| 82 | 5.281 | 52.8102 |
| 84 | 5.5418 | 55.4177 |
| 86 | 5.8088 | 58.088 |
| 88 | 6.0821 | 60.8212 |
| 90 | 6.3617 | 63.6173 |
| 92 | 6.6476 | 66.4761 |
| 94 | 6.9398 | 69.3978 |
| 96 | 7.2382 | 72.3823 |
| 98 | 7.543 | 75.4296 |
| 100 | 7.854 | 78.5398 |
| 105 | 8.659 | 86.5901 |
| 110 | 9.5033 | 95.0332 |
| 115 | 10.3869 | 103.8689 |
| 120 | 11.3097 | 113.0973 |
| 125 | 12.2718 | 122.7185 |
| 130 | 13.2732 | 132.7323 |
| 135 | 14.3139 | 143.1388 |
| 140 | 15.3938 | 153.938 |
| 145 | 16.513 | 165.13 |
| 150 | 17.6715 | 176.7146 |
| 160 | 20.1062 | 201.0619 |
| 170 | 22.698 | 226.9801 |
| 180 | 25.4469 | 254.469 |
| 190 | 28.3529 | 283.5287 |
| 200 | 31.4159 | 314.1593 |
| 210 | 34.6361 | 346.3606 |
| 220 | 38.0133 | 380.1327 |
| 230 | 41.5476 | 415.4756 |
| 240 | 45.2389 | 452.3893 |
| 250 | 49.0874 | 490.8739 |
| 260 | 53.0929 | 530.9292 |
| 270 | 57.2555 | 572.5553 |
| 280 | 61.5752 | 615.7522 |
| 290 | 66.052 | 660.5199 |
| 300 | 70.6858 | 706.8583 |
| 320 | 80.4248 | 804.2477 |
| 340 | 90.792 | 907.9203 |
| 360 | 101.7876 | 1017.876 |
| 380 | 113.4115 | 1134.1149 |
| 400 | 125.6637 | 1256.6371 |
| 420 | 138.5442 | 1385.4424 |
| 440 | 152.0531 | 1520.5308 |
| 460 | 166.1903 | 1661.9025 |
| 480 | 180.9557 | 1809.5574 |
| 500 | 196.3495 | 1963.4954 |
| 520 | 212.3717 | 2123.7166 |
| 540 | 229.0221 | 2290.221 |
| 560 | 246.3009 | 2463.0086 |
| 580 | 264.2079 | 2642.0794 |
| 600 | 282.7433 | 2827.4334 |
| 620 | 301.9071 | 3019.0705 |
| 640 | 321.6991 | 3216.9909 |
| 660 | 342.1194 | 3421.1944 |
| 680 | 363.1681 | 3631.6811 |
| 700 | 384.8451 | 3848.451 |
| 720 | 407.1504 | 4071.5041 |
| 740 | 430.084 | 4300.8403 |
| 760 | 453.646 | 4536.4598 |
| 780 | 477.8362 | 4778.3624 |
| 800 | 502.6548 | 5026.5482 |
| 820 | 528.1017 | 5281.0173 |
| 840 | 554.1769 | 5541.7694 |
| 860 | 580.8805 | 5808.8048 |
| 880 | 608.2123 | 6082.1234 |
| 900 | 636.1725 | 6361.7251 |
| 920 | 664.761 | 6647.6101 |
| 940 | 693.9778 | 6939.7782 |
| 960 | 723.8229 | 7238.2295 |
| 980 | 754.2964 | 7542.964 |
| 1000 | 785.3982 | 7853.9816 |
Si tiene un diseño o tubería específicos, la fórmula anterior muestra cómo calcular los datos exactos para el flujo correcto de agua u otro refrigerante.
Cálculo en línea
http://mozgan.ru/Geometry/VolumeCylinder
Conclusión
Para encontrar la cifra exacta del consumo de refrigerante de su sistema, tendrá que sentarse un poco. O busca en Internet, o usa la calculadora que te recomendamos. Él podría ser capaz de ahorrarte tiempo.
Si tiene un sistema de tipo agua, entonces no debe molestarse y realizar una selección precisa del volumen. Basta estimar aproximadamente. Se necesita más un cálculo preciso para no comprar demasiado y minimizar los costos. Dado que muchos se detienen en la elección de un refrigerante caro.
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 conducto doméstico dependen de los datos obtenidos.
En este artículo, los lectores podrán familiarizarse con las técnicas básicas que los ayudarán a calcular de forma independiente su sistema de plomería.
El propósito de calcular el diámetro de la tubería por flujo: Determinar el diámetro y la sección de la tubería en función de los datos sobre el caudal y la velocidad del movimiento longitudinal del agua.
Es bastante difícil realizar tal cálculo. Es necesario tener en cuenta muchos matices relacionados con los datos técnicos y económicos. Estos parámetros están interconectados. 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 movimiento del flujo causará pérdidas de carga, lo que requerirá la creación de energía adicional para el bombeo. Si lo reduce demasiado, pueden aparecer consecuencias indeseables.
Al diseñar una tubería, en la mayoría de los casos, la cantidad de flujo de agua se establece de inmediato. Dos cantidades permanecen desconocidas:
- Diámetro de la tubería;
- Tasa de flujo.
Es muy difícil hacer un cálculo técnico y económico completo. Esto requiere conocimientos de ingeniería apropiados y mucho tiempo. Para facilitar esta tarea, al calcular diámetro deseado tuberías, utilice materiales de referencia. Dan los valores de mejor caudal obtenidos empíricamente.
La fórmula de cálculo final para el diámetro óptimo de la tubería es la siguiente:
d = √(4Q/Πw)
Q es el caudal del líquido bombeado, m3/s
d – diámetro de la tubería, m
w es la velocidad del flujo, m/s
Velocidad de líquido adecuada, dependiendo del tipo de tubería
En primer lugar, tenga en cuenta costos mínimos, sin el cual es imposible bombear líquido. Además, se debe considerar el costo de la tubería.
Al calcular, 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.
Las dimensiones de la tubería también se ven afectadas por posibles golpes de ariete.
Cuando se realizan cálculos preliminares, no se tiene en cuenta el cambio de presión. Bases de diseño tubería de proceso se toma la velocidad permitida.
Cuando hay cambios en la dirección del movimiento en la tubería que se está diseñando, la superficie de la tubería comienza a experimentar una gran presión dirigida perpendicularmente al movimiento del flujo.
Este aumento se debe a varios indicadores:
- velocidad del fluido;
- Densidad;
- Presión inicial (presión).
Además, la velocidad es siempre inversamente proporcional al diámetro de la tubería. Es por eso que los fluidos de alta velocidad requieren Buena elección configuraciones, selección competente de las dimensiones de la tubería.
Por ejemplo, si se bombea ácido sulfúrico, el valor de la velocidad se limita a un valor que no cause erosión en las paredes de los codos de la tubería. Como resultado, la estructura de la tubería nunca se romperá.
Velocidad del agua en la fórmula de la tubería
El caudal volumétrico V (60m³/h o 60/3600m³/seg) se calcula como el producto de la velocidad del caudal w y la sección transversal de la tubería S (y la sección transversal a su vez se calcula como S=3,14 d²/4) : V = 3,14 a d²/4. De aquí obtenemos w = 4V/(3.14 d²). No olvides 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 caudal 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
Flujo vs presión
No existe tal dependencia del flujo de fluido de la presión, pero sí de la caída de presión. La fórmula es sencilla. Existe una ecuación generalmente aceptada para la caída de presión durante el flujo de líquido en una tubería Δp = (λL / d) ρw² / 2, λ es el coeficiente de fricción (se busca dependiendo de la velocidad y el diámetro de la tubería según los gráficos o las fórmulas correspondientes), L es la longitud de la tubería, d es su diámetro , ρ - densidad del fluido, w - velocidad. Por otro lado, existe una definición de 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 por selección. Primero, establece algún valor de la velocidad del fluido de la linterna y determina 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 el coeficiente de fricción λ = 64 / Re para el modo laminar y λ = 1 / (1,82 lgRe - 1,64)² para el turbulento (aquí lg es el logaritmo decimal). Y tomar el valor que es mayor. Después de encontrar el caudal y la velocidad, deberá repetir todo el cálculo nuevamente con un nuevo coeficiente de fricción. Y repite este recálculo hasta que el valor de velocidad especificado para determinar el coeficiente de fricción coincida con algún error con el valor que encuentra en el cálculo.